Өндірістік робот жетегінің конструкциясын және оның жетек басқару жүйесін жобалау
КІРІСПЕ
1 ТЕХНОЛОГИЯ ТАРАУЫ
1.1 Технологиялық процессінің сипаттамасы мен есеп қойылуы
1.2 Механикалық өңдеу роботтехникалық кешенінің (РТК) сұлбасын
құру
1.3 Өнеркәсіптік роботтың өндірістік қозғалыстарының уақыт
диаграммасын (циклограммасын) өңдеу
2 ҚҰРЫЛЫМДАУ ТАРАУЫ
2.1 Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағын анықтау
2.3 Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинематикалық есептеу
2.4 Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинетостатикалық (күштілік) есептеу
3 БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ ТАРАУ
3.1 Тұрақты ток қозғалтқышы негізіндегі жетектің
динамикалық теңдеулері
3.2 Өнеркәсіптік робот жетегін басқару жүйесінің құрылымдық
сұлбасы.
3.3 Жетек жүйесінің қаланған беріліс функциясын құру ( синтездеу )
3.4 Функционалды блоктардың беріліс функциясын құру ( синтездеу )
3.5 Өнеркәсіптік робот жетегін басқару жүйесінің
динамикасын модельдеу
4 ЕҢБЕК ҚОРҒАУ ТАРАУЫ
4.1 Қауіпті және зиянды факторларды нормалау
4.1.1 Еңбекті қорғаудың шаралардың техникалық бағалауы мен үндеу
әдістемесі.
4.1.2 Жұмыс зонасында ауадағы зиянды заттардың құрамын нормалау
4.1.3 Дірілдің адамға әсері және оны нормалау
4.2 Шудың әсері. Шуды нормалау
4.3 Өндірістік жарықтама
4.3.1 Жасанды жарықтама
4.3.2 Табиғи жарықтама
4.4 Электр қауіпсіздігі
4.4.1Операторлық бөлмеде электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету
4.4.2 Қорғанысты жерлеме
4.4.3 Жерлемені есептеу
5 ЭКОНОМИКАЛЫҚ ТАРАУЫ
5.1 Жаңа техниканың экономикалық тиімділік әдістемесі
5.2 Экономикалық есебі
5.3 Материалдық шығындар
5.4 Энергия шығындарының есебі (электроқуатқа)
5.5 Өндіріс жұмысшыларының негізгі және қосымша еңбек ақы шығындары
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1 ТЕХНОЛОГИЯ ТАРАУЫ
1.1 Технологиялық процессінің сипаттамасы мен есеп қойылуы
1.2 Механикалық өңдеу роботтехникалық кешенінің (РТК) сұлбасын
құру
1.3 Өнеркәсіптік роботтың өндірістік қозғалыстарының уақыт
диаграммасын (циклограммасын) өңдеу
2 ҚҰРЫЛЫМДАУ ТАРАУЫ
2.1 Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағын анықтау
2.3 Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинематикалық есептеу
2.4 Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинетостатикалық (күштілік) есептеу
3 БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ ТАРАУ
3.1 Тұрақты ток қозғалтқышы негізіндегі жетектің
динамикалық теңдеулері
3.2 Өнеркәсіптік робот жетегін басқару жүйесінің құрылымдық
сұлбасы.
3.3 Жетек жүйесінің қаланған беріліс функциясын құру ( синтездеу )
3.4 Функционалды блоктардың беріліс функциясын құру ( синтездеу )
3.5 Өнеркәсіптік робот жетегін басқару жүйесінің
динамикасын модельдеу
4 ЕҢБЕК ҚОРҒАУ ТАРАУЫ
4.1 Қауіпті және зиянды факторларды нормалау
4.1.1 Еңбекті қорғаудың шаралардың техникалық бағалауы мен үндеу
әдістемесі.
4.1.2 Жұмыс зонасында ауадағы зиянды заттардың құрамын нормалау
4.1.3 Дірілдің адамға әсері және оны нормалау
4.2 Шудың әсері. Шуды нормалау
4.3 Өндірістік жарықтама
4.3.1 Жасанды жарықтама
4.3.2 Табиғи жарықтама
4.4 Электр қауіпсіздігі
4.4.1Операторлық бөлмеде электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету
4.4.2 Қорғанысты жерлеме
4.4.3 Жерлемені есептеу
5 ЭКОНОМИКАЛЫҚ ТАРАУЫ
5.1 Жаңа техниканың экономикалық тиімділік әдістемесі
5.2 Экономикалық есебі
5.3 Материалдық шығындар
5.4 Энергия шығындарының есебі (электроқуатқа)
5.5 Өндіріс жұмысшыларының негізгі және қосымша еңбек ақы шығындары
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Кез келген өндірістің тиімділігін жоғарлатудың негізі оны еңбек өнімділігін максималды көрсеткішін қамтамасыз ететін кешенді автоматтандыру болып табылады. Автоматтандыру барлық жағдайда экономды мақсатта болуы керек. Өндірістің әртүрлі типтері бар (бірлік, сериялы, жалпылай) және олардың спецификасы әртүрлі әдістерді және ең жоғарғы тиімділігін қамтамасыздандыратын автоматтандыру құралдарын алдын – ала анықтайды. Ең бастысы құрылғының өнімділігін, оның қолданудың интенсивтілігін қамтамасыз ету.
Ондаған жылдар бұрын негізгі құралдарды жалпылай өндірісті автоматтандыруда енгізу экономикалық тиімді болатын. Өнімнің жалпы көлемін жалпылай өндірудің өнімінің басты болатын және әрдайым өсуде болған. Жалпылай және көпсериялы өндірісті автоматтандырудың принципі – іс жүзінде қайта түзетулерге түспеген арнайы жасалған. Жоғары өнімділікті беретін тұрақты технологиялық процесімен автоматты сызықтарын, сонымен қатар бір номенклатуралы (бір конструкциялы) бұйымдарды үлкен мөлшерлерде шығаруға арналған роторлы – конвейерлі сызықтарын жасауға негізделген. Айта кетер жайы азсериялы өндіріс жағдайларында нақты программаланған автоматты сызықтарын қолдану өте тиімсіз, өйткені тапсырыс берілген кішкене партиялы бұйымдар қысқа уақыт мезгілінде шығарылады, ал қалған уақытта (переналадканың шектеулі мүмкіндіктері үшін) технологиялық жабдықтар қолданусыз тұрады.
Өмірдің барлық салаларының прогресімен қоғамның іскерлігіне орай және де әртүрлі көптеген бұйымдарды жасап шығару қажеттілігіне байланысты, негізгі бөлімді жалпылай өндірістік өнімдер облысынан азсериялы тіпті бірлік өндіріске ауысуға әкелді. Тұтынушылардың талаптарына қарай нарықтағы өнімдердің шығарылатын өнімдер номенклатурасының күрт ұлғаюы мен оның жиі ауысуына әкелуде, сонымен бірге өнімдердің үлкен мөлшердегі қажеттілігі шығару темпының жоғарлатуының түрткісі болады, ал бұл босса жалпылай өндіріске тән.
Аз сериялы өндірістің шектерінде және де жұмыс күшінің дефицитінің өсуіне қарай бұл талаптарды қанағаттандыру тек қана азсериялы өндірістерді жоғары өнімділік жабдықтарын автоматтандыру арқылы ғана іске асыруға болады. Бұл деген икемді де тез переналадкалау (қолайлысы программалы) арқылы бұйымдардың әркелкі түрлерін шығара алуы. Бұл жабдықтың негізгі құрылымдық компоненттері заманауи өндірістерде кең қолданыс табуда. Мысалға сандық программалық басқармасымен (СПБ) технологиялық машиналар, өндірістік роботтар (ӨР), автоматтандырылған көлік және қоймалар, бақылау - өлшеу жабдықтары және есептеуіш техника негізіндегі басқару жүйелері.
Ондаған жылдар бұрын негізгі құралдарды жалпылай өндірісті автоматтандыруда енгізу экономикалық тиімді болатын. Өнімнің жалпы көлемін жалпылай өндірудің өнімінің басты болатын және әрдайым өсуде болған. Жалпылай және көпсериялы өндірісті автоматтандырудың принципі – іс жүзінде қайта түзетулерге түспеген арнайы жасалған. Жоғары өнімділікті беретін тұрақты технологиялық процесімен автоматты сызықтарын, сонымен қатар бір номенклатуралы (бір конструкциялы) бұйымдарды үлкен мөлшерлерде шығаруға арналған роторлы – конвейерлі сызықтарын жасауға негізделген. Айта кетер жайы азсериялы өндіріс жағдайларында нақты программаланған автоматты сызықтарын қолдану өте тиімсіз, өйткені тапсырыс берілген кішкене партиялы бұйымдар қысқа уақыт мезгілінде шығарылады, ал қалған уақытта (переналадканың шектеулі мүмкіндіктері үшін) технологиялық жабдықтар қолданусыз тұрады.
Өмірдің барлық салаларының прогресімен қоғамның іскерлігіне орай және де әртүрлі көптеген бұйымдарды жасап шығару қажеттілігіне байланысты, негізгі бөлімді жалпылай өндірістік өнімдер облысынан азсериялы тіпті бірлік өндіріске ауысуға әкелді. Тұтынушылардың талаптарына қарай нарықтағы өнімдердің шығарылатын өнімдер номенклатурасының күрт ұлғаюы мен оның жиі ауысуына әкелуде, сонымен бірге өнімдердің үлкен мөлшердегі қажеттілігі шығару темпының жоғарлатуының түрткісі болады, ал бұл босса жалпылай өндіріске тән.
Аз сериялы өндірістің шектерінде және де жұмыс күшінің дефицитінің өсуіне қарай бұл талаптарды қанағаттандыру тек қана азсериялы өндірістерді жоғары өнімділік жабдықтарын автоматтандыру арқылы ғана іске асыруға болады. Бұл деген икемді де тез переналадкалау (қолайлысы программалы) арқылы бұйымдардың әркелкі түрлерін шығара алуы. Бұл жабдықтың негізгі құрылымдық компоненттері заманауи өндірістерде кең қолданыс табуда. Мысалға сандық программалық басқармасымен (СПБ) технологиялық машиналар, өндірістік роботтар (ӨР), автоматтандырылған көлік және қоймалар, бақылау - өлшеу жабдықтары және есептеуіш техника негізіндегі басқару жүйелері.
1. Бурдаков С. Ф., Дьяченко В. А. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. М. Высшая школа, 1986.
2. Соломенцев Ю. М. Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. М. Машиностроение, 1987.
3. Соломенцев Ю. М. Робототизорованные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машинотроении. Альбом схем и чертежей. М. Машиностроение, 1989.
4. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для вузов. А.И.Акулов, В.П. Алехин, С.И.Ермаков и др. М.: Машиностроение, 2003
5. Банов М.Д., Казаков Ю.В., Козулин М.Г. - Сварка и резка материалов. М.-2000
6. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. – М: Машиностроение, 1988.
7. Роботизированные производственные комплексы/ Под.ред. Ю.Г. Козырева, А.А. Кузинова. – М: Машиностроение, 1987.
8. Механика промышленных роботов: Учебник для вузов/ Под.ред. А.В. Фролова, З.И. Воробьева
9. Белянин П.Н. и др. Гибкие производственные системы /П.Н.Белянин, М.Ф.Идзон, А.С.Жогин. – М.: Машиностроение, 1988. – 256 с.
10. Манипуляционные системы роботов/А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л.И.Тывес и др.; Под общ. ред. А.И.Корендясева. – М.: Машиностроение, 1989. - 472с.
11. Дерябин А.Л., Эстерзон М.А. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС. – М.: Машиностроение, 1989. – 288с.
12. Власов С.Н. и др. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника. – М.: Машиностроение, 1988. – 144с.
13. Роботизированные производственные комплексы /Ю.Г.Козырев, А.А.Кудинов, В.Э.Булатов и др.; Под ред. Ю.Г.Козырева, А.А.Кудинова. – М.: Машиностроение, 1987. – 272с.
14. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656с.
15. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов: Учеб. пособие для студ. вузов /С.Ф.Бурдаков, В.А.Дъяченко, А.Н.Тимофеев – М.: Высш.шк., 1986. – 264с.
16. Алтынов Ж.І. Өнеркәсіптік роботтардың механикасы. – Алматы.: ҚазҰТУ, 2002. – 64 б.
17. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3-х кн./Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. Кн. 3: Основы конструирования /Е.И.Воробьев, А.В.Бабич, К.П.Жуков и др. – М.: Высш. шк., 1989. – 383с.
18. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3-х кн./Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика /Е.И.Воробьев, С.А.Попов, Г.И.Шевелева. – М.: Высш. шк., 1988. – 304с.
19. Шоланов К.С. Основы мехатроники и робототехники. – Алматы.: ЭВЕРО, 2005. – 128 с.
20. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебное пособие для технических вузов /Ю.М.Соломенцев, К.П.Жуков, Ю.А.Павлов и др.; Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1986. – 140с.
21. Шоланов Қ.С., Жұмашева Ж.Т. Механизмдер мен манипуляторлар механикасы. – Алматы.: ҚазҰТУ, 2005. – 136 б.
22. Крутько П.Д. Управление исполнительными системами роботов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. – 336 с. (Научные основы робототехники).
23. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2007. – 320 с.
24. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и MatLAB. Издание 5-е. – СОЛОН-Пресс, 2004. – 800 с.
2. Соломенцев Ю. М. Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. М. Машиностроение, 1987.
3. Соломенцев Ю. М. Робототизорованные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машинотроении. Альбом схем и чертежей. М. Машиностроение, 1989.
4. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для вузов. А.И.Акулов, В.П. Алехин, С.И.Ермаков и др. М.: Машиностроение, 2003
5. Банов М.Д., Казаков Ю.В., Козулин М.Г. - Сварка и резка материалов. М.-2000
6. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. – М: Машиностроение, 1988.
7. Роботизированные производственные комплексы/ Под.ред. Ю.Г. Козырева, А.А. Кузинова. – М: Машиностроение, 1987.
8. Механика промышленных роботов: Учебник для вузов/ Под.ред. А.В. Фролова, З.И. Воробьева
9. Белянин П.Н. и др. Гибкие производственные системы /П.Н.Белянин, М.Ф.Идзон, А.С.Жогин. – М.: Машиностроение, 1988. – 256 с.
10. Манипуляционные системы роботов/А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л.И.Тывес и др.; Под общ. ред. А.И.Корендясева. – М.: Машиностроение, 1989. - 472с.
11. Дерябин А.Л., Эстерзон М.А. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС. – М.: Машиностроение, 1989. – 288с.
12. Власов С.Н. и др. Транспортные и загрузочные устройства и робототехника. – М.: Машиностроение, 1988. – 144с.
13. Роботизированные производственные комплексы /Ю.Г.Козырев, А.А.Кудинов, В.Э.Булатов и др.; Под ред. Ю.Г.Козырева, А.А.Кудинова. – М.: Машиностроение, 1987. – 272с.
14. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656с.
15. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов: Учеб. пособие для студ. вузов /С.Ф.Бурдаков, В.А.Дъяченко, А.Н.Тимофеев – М.: Высш.шк., 1986. – 264с.
16. Алтынов Ж.І. Өнеркәсіптік роботтардың механикасы. – Алматы.: ҚазҰТУ, 2002. – 64 б.
17. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3-х кн./Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. Кн. 3: Основы конструирования /Е.И.Воробьев, А.В.Бабич, К.П.Жуков и др. – М.: Высш. шк., 1989. – 383с.
18. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3-х кн./Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика /Е.И.Воробьев, С.А.Попов, Г.И.Шевелева. – М.: Высш. шк., 1988. – 304с.
19. Шоланов К.С. Основы мехатроники и робототехники. – Алматы.: ЭВЕРО, 2005. – 128 с.
20. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебное пособие для технических вузов /Ю.М.Соломенцев, К.П.Жуков, Ю.А.Павлов и др.; Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1986. – 140с.
21. Шоланов Қ.С., Жұмашева Ж.Т. Механизмдер мен манипуляторлар механикасы. – Алматы.: ҚазҰТУ, 2005. – 136 б.
22. Крутько П.Д. Управление исполнительными системами роботов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. – 336 с. (Научные основы робототехники).
23. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2007. – 320 с.
24. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и MatLAB. Издание 5-е. – СОЛОН-Пресс, 2004. – 800 с.
Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 66 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 66 бет
Таңдаулыға:
КІРІСПЕ
Кез келген өндірістің тиімділігін жоғарлатудың негізі оны еңбек
өнімділігін максималды көрсеткішін қамтамасыз ететін кешенді
автоматтандыру болып табылады. Автоматтандыру барлық жағдайда экономды
мақсатта болуы керек. Өндірістің әртүрлі типтері бар (бірлік, сериялы,
жалпылай) және олардың спецификасы әртүрлі әдістерді және ең жоғарғы
тиімділігін қамтамасыздандыратын автоматтандыру құралдарын алдын – ала
анықтайды. Ең бастысы құрылғының өнімділігін, оның қолданудың
интенсивтілігін қамтамасыз ету.
Ондаған жылдар бұрын негізгі құралдарды жалпылай өндірісті
автоматтандыруда енгізу экономикалық тиімді болатын. Өнімнің жалпы
көлемін жалпылай өндірудің өнімінің басты болатын және әрдайым өсуде
болған. Жалпылай және көпсериялы өндірісті автоматтандырудың принципі –
іс жүзінде қайта түзетулерге түспеген арнайы жасалған. Жоғары
өнімділікті беретін тұрақты технологиялық процесімен автоматты
сызықтарын, сонымен қатар бір номенклатуралы (бір конструкциялы)
бұйымдарды үлкен мөлшерлерде шығаруға арналған роторлы – конвейерлі
сызықтарын жасауға негізделген. Айта кетер жайы азсериялы өндіріс
жағдайларында нақты программаланған автоматты сызықтарын қолдану өте
тиімсіз, өйткені тапсырыс берілген кішкене партиялы бұйымдар қысқа
уақыт мезгілінде шығарылады, ал қалған уақытта (переналадканың
шектеулі мүмкіндіктері үшін) технологиялық жабдықтар қолданусыз
тұрады.
Өмірдің барлық салаларының прогресімен қоғамның іскерлігіне орай
және де әртүрлі көптеген бұйымдарды жасап шығару қажеттілігіне
байланысты, негізгі бөлімді жалпылай өндірістік өнімдер облысынан
азсериялы тіпті бірлік өндіріске ауысуға әкелді. Тұтынушылардың
талаптарына қарай нарықтағы өнімдердің шығарылатын өнімдер
номенклатурасының күрт ұлғаюы мен оның жиі ауысуына әкелуде,
сонымен бірге өнімдердің үлкен мөлшердегі қажеттілігі шығару
темпының жоғарлатуының түрткісі болады, ал бұл босса жалпылай
өндіріске тән.
Аз сериялы өндірістің шектерінде және де жұмыс күшінің
дефицитінің өсуіне қарай бұл талаптарды қанағаттандыру тек қана
азсериялы өндірістерді жоғары өнімділік жабдықтарын автоматтандыру
арқылы ғана іске асыруға болады. Бұл деген икемді де тез
переналадкалау (қолайлысы программалы) арқылы бұйымдардың әркелкі
түрлерін шығара алуы. Бұл жабдықтың негізгі құрылымдық компоненттері
заманауи өндірістерде кең қолданыс табуда. Мысалға сандық
программалық басқармасымен (СПБ) технологиялық машиналар, өндірістік
роботтар (ӨР), автоматтандырылған көлік және қоймалар, бақылау -
өлшеу жабдықтары және есептеуіш техника негізіндегі басқару
жүйелері.
Таңдау мен осындай жабдықтарды бір автоматтандырылған комплекске
жинақтау, нақты технологиялық мәселелерді шеше алады, басқалай
айтқанда икемді өндіріс жүйесінің жасалуы. Икемді өндірістік жүйенің
пайда болуы қоғамның сұранысымен және технологиялық процестердің
толық автоматтандырылу (сериялы және азсериялы өндірісте) бағытындағы
техниканың дамуымен түсіндіріледі. ИӨЖ – нің ең бір негізгі
елементі болатыны өндірістік робот, оның ерекше қасиеті - әртүрлі
жұмыстар ерекшелігіне қарай көп қайтара программалатындығында,
икемділігі және әр келкі жәйттерге қарай өзгере алатындығында. ӨР
бұндай жүйедегі ерекше елементі, ол автоматизация процесінің
логикалық аяқталуы, әр келкі жабдықтары бәрінің бір комплекске
жинастырушы.
Сериялы және азсериялы өндірістердің дәстүрлі автоматизациялауымен
(мысалы СПБ – уымен стоноктар, өңдеуші орталықтар және т.б.),
робототехникамен есептеу техникасын кең ауқымда қажет ететін
жабдықтармен салыстырғанда, ИӨЖ негізіндегі автоматизация жоғары
дәрежелі эффективтілікке қол жеткізуге мүмкіндік беруде. Бұл өз
кезегінде еңбек өнімділігінің артыуына әсер етуде; өндірістік
жұмысшылардың санының күрт азаюына әкелді; өндірісте 3 кезекті
үзіліссіз жұмыс істеуге мүмкіндік берді; қайтарым фонды мен
жабдықтардың пайдалану коэффициентінің аса өсуін көрсетті;
шығарылатын өнім сапасын жоғарлатты және нарықта бұйымдардың
бәсекелестігін жоғарғы дәрежеде ұстатуда; шығарылатын бұйым
номенклатурасы немесе өлшем типтерінің өзгеруіне қарай жүйені қысқа
уақыт мерзімде переналадкалауға мүмкіндік берді.
ИӨЖ – нің ұйымдастырулық құрылымының негізі болып икемді
өндірістік модуль табылады, ол болса произвольный номенклатуралы
бекітілгшен мәндер шегінде көрсеткіштеріне қарай өнімді жасауды
бірлік технологиялық жабдықта жүргізу. Осыған орай технологиялық
жабдық программалық басқармамен қамтамассыздандырылуы керек, автоматты
түрде шығарылатын бұйымға байланысты барлық функцияларды орындауы
қажет, және де ИӨЖ – ге встраиваниеге мүмкіндігі болуы керек. ИӨМ
автоматизациясының жабдықтары бола алатындар: технологиялық
жабдықтардың тізбектемелі әрекеттерінің автоматтандырылуы үшін СПБ,
технологиялық процестердің орындалу барысында талаптардың өзгеруіне
байланысты параметрлерін қадағалау үшін автоматизацияны адативті
басқару, операцияның орындалу кезінде немесе аяқталғанда бақылау мен
өлшеулер жүргізу жабдықтардың түзетілуін автоматизациялау,
ақаулықтарды анықтау мен жою үшін жабдықтарды диагностикалауы
автоматизациялау, переналадканы автоматтандыру үшін өнеркәсіптік
роботтар.
1 ТЕХНОЛОГИЯ ТАРАУЫ
1.1 Технологиялық процессінің сипаттамасы мен есеп қойылуы
Қазіргі заманғы нарықтық экономика жағдайларында тапсырыс
берушілер және машина жасау мен аспап жасау өнімдерін тұтынушылардың
жоғарлаған талаптарын қанағаттандыру үшін, сонымен қатар бәсекелестік
қасиетін жоғарлату мақсатында әрдайым шығарылатын бұйымдардың
номенклатурасын кеңейтіп тұруды, сапа көрсеткіші, сенімділігі,
эксплуатациялау эффектілігін жоғарлату және т.б. талаптарға болуы
үшін жаңа бұйымдарды шығаруға ауысуды қажет етуде. Нәтижесінде жаңа
заманғы машиналар, аспаптар, үй шаруашылығындағы әртүрлі заттарда
құрылымы жағынан әлде қайда күрделенуде, оларды проектілеуі ғана
күрделе түспей, сонымен бірге жасалуыда, жөндеу жұмыстары мен
қадағалауыда жоғары квалифицирленуді талап етуде. Проектілеу мен
жаңа бұйымдарды өндіру наукоёмкостьті әрдайым өсуде. Машина жасау
мен аспап жасау салаларының дамуына тән (мысалы өндірістің
электролизациялануы, еңбектің интелектуалды дәржесінің өсуі)
тенденциялары, бірақта халық шаруашылығының басқада салаларында
негізінен дамуы осылай.
Барлық салаларда мысалы жалпылай өндіріс бұйымдар көлемі
азаюда, ал азсериялы және бірлікті өндіру жоғарлауда, соған қоса
өндірісті дайындау мен тұтынушыларға жаңа бұйымдарды жеткізуге
берілген уақыт өте қысқарған, ал сапасына қойылатын талаптар
жоғарлаған. Осы жағдайларда өндіріс эффектілігін өсіп тұруын
қамтамасыздандыру қиындай түсті. Айта кетері азсериялы өзгермелі
номенклатуралы конструкциясы жағынан әркелкі (өндірістегі
автоматизацияның қажетті деңгейде болмағандығынан), мысалы, бір
заводтағы автомобильдердің бір – екі моделінің өндірісі өндірістің
эффектілігі жоғары автоматизацияланған жалпылай өндірістен көп есе
төмен.
Сандық программалық басқармасы (СПБ) бар жеңіл переналадкаланатын
жабдықтардың, электронды есептеу машиналардың (ЭЕМ), өнеркәсіптік
роботтардың пайда болуымен, микроэлектрониканың жетістіктері азсериялы
өндірістерді автоматизациялауға мүмкіндіктерді күрделі өсірді, осымен
байланысты оның эффектілігінің жоғарлауына әкелді. СПБ – сы бар
станокта кез – келген бөлшекті жасауға болады, тек қана қажеттісі
әр бөлшек үшін станокты басқаратын программа болуы. Басқа бөлшекті
жасауға өту (переналадка), егер ол бағындырылған болса және ең
болмаса бір рет жасалса, бұл станокта басқару программасын жай
ғана ауысуымен жүзеге асады. ӨР – ды пайдалану жайлы да осыны айтса
болады және ЭЕМ немесе СПБ жүйесімен басқарылатын жалпы кез –
келген автоматтар жайлыда айтса болады.
ЭЕМ, ӨР және СПБ – сын жабдықтар базасында автоматизациялау
өнеркәсіптік жабдықтардың қайтарым фондының ұлғаюына әкелді, және де
физикалы мен интелектулды еңбекті үнемдеуге мүмкіндік береді. Бұның
бәрі өндіріс эффектілігін жоғарлатуға ерекше маңызды.
Азсериялы өндірісті автоматизациялауының ең негізгі талабы оның әр
жақты икемділігін жоғарлату, бұл деген мүмкіндіктерін үлкейту және өндіріс
процесін тоқтатусыз әр түрлі бұйымдар жасау үшін переналадкасын оңайлату.
Машина жасау мен аспап жасау салаларындағы азсериялы өндірістің осу
тенденциясы икемді өндірістік жүйенің пайда болуы мен дамуына әкелді,
әртүрлі бұйымдарды іс жүзінде өндіріс процесін тоқтатусыз автоматты түрде
переналадкалау қасиетіне ие. ( қазіргі уақытта 75% өнімдер азсериялы
өндірісте шығарылады). Технико – экономикалық көрсеткіштердің жоғарлауымен
қоса, ИӨЖ – нің енгізілуі жұмысшы қауымының еңбек жағдайларын
өзгертті. Ауыр, біркелкі, қайталанбалы еңбекті адамның интелектуалды
мүмкіндіктерін кең ауқымды пайдаланып творчествалық еңбекке өзгертті.
ИӨЖ – нің кең ауқымды пайдалануы негізі машина жасау мен аспап
жасау өндірісінің автоматизациялану бағытының дамуы перспективінің
есебімен, технико – экономикалық мәселелермен қоса әлеуметтік
мәселелердің жақсы шешілуін қамтамасыз етті. ИӨЖ – нің жасалуы
шығындарды да талап етеді, бірақта осы шығындарды азайту және ИӨЖ – нің
эффективтілігін жоғарлату жолдары да бар (барлық елементтердің
унификациясы, жүйенің күнделікті үш кезекті пайдаланылуы және т.б.).
ИӨЖ – нің жасалуы мен енгізілуі бұрыннан пайдаланылатын кең белгілі
барлық әдістер өндірістің автоматизациялау мүмкіндіктердің қолдануды жоққа
шығармайды, сонымен қатар ең дәстүрлілерінде ( қатаң программаланған
автоматты сызығы, роторлы мен роторлы – конвейерлі және т.б.). әр
автоматизация жабдығының өз рационалды қолдану облысы бар, қайда ол
көбірек эффективті. Техникалық жабдықтардың түрлі дәрежелері икемділігі
және автоматизациясының бағытты пайдалануы біріншіден үнемдеуге және
капитал салымдарының неғұрлым тиімділігіне байланысты болады, бұл жағдайда
алдымен жабдықтардың жылдық шығарылуы мөлшерімен қарастыру керек, сонымен
қатар өлшемдер түрлерінің санына байланысты.
1.2 Механикалық өңдеу роботтехникалық кешенінің (РТК) сұлбасын
құру
ИӨЖ – нің негізгі элементтері болатын икемді өндірістік модуль және
робототехникалық кешен.
1.1-сурет. Механикалық өңдеу РТК-ң сұлбасы.
1-суреттегі кесу арқылы механикалық өңдеу РТК-ің сұлбасы өнеркәсіптік
роботтың бір станокка қызмет ету жағдайы үшін сипатты болып табылады. Мұнда
өнеркәсіптік роботтың токарь станогына қызмет етудегі технологиялық
операцияларын қарастырайық. Өнеркәсіптік робот дайындамамен қоректендіріп
тұратын құрылғыға бұрылып, оған қолын созады да бағытталған дайындаманы
қолының қысқышына алады, қолын кері тартады, станокқа бұрылады, станокқа
қолын созады да станоктың тетігіне дайындаманы орнатады, қолын кері
тартады. Бұл өнеркәсіптік роботтың станокты дайындамамен жүктеу
операциялары болып табылады. Дайындаманы өңдеп болған соң станок
дайындалған бөлшектен босатылуы керек. Станокты бөлшектен босату үшін
өнеркәсіптік робот мынадай операцияларды атқарады: станокқа қолын созады да
қол қысқышына дайындалған бөлшекті алады, қолын кері тартады, бөлшекті
келесі орынға апаратын қабылдайтын құрылғы (транспортерге) қарай бұрылады,
оған қолын созады да бөлшекті транспортерге салады, қолын кері тартады.
1.3 Өнеркәсіптік роботтың өндірістік қозғалыстарының уақыт
диаграммасын (циклограммасын) өңдеу
Әдетте механикалық өңдеу өндірісіндегі роботтехникалық кешендерінің
(РТК) жұмыс істеу типті циклограммалары бір, екі немесе үш станок пен
роботтан тұратын кешендер үшін қарастырылады. Бір станогы бар РТК жұмыс
істеуінің уақыт диаграммасын (циклограммасын) қарастырайық. Механикалық
өңдеу РТК-нің сұлбасы және кезекті атқарылатын өндірістік операцияларының
мазмұны жоғарыдағы 1.2 пунктінде қарастырылған болатын. Өндірістік станокты
дайындамамен жүктеу және оны дайын бөлшектен босату операцияларындағы
өнеркәсіптік роботтың tж және tб уақыттарға байланысты жалпыланған
ауысулары 1.2.а, б-суреттерде көрсетілген.
1.3.1-кестеде бірнеше орындалу варианттары үшін (станоктардың үш типі
үшін) РТК-ның жұмыс істеу циклінің құрамы келтірілген. Станоктардың үш типі
болуы мүмкін. 1-типті станоктарда оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-
босату қосымша уақытынан аспайтын толық емес оперативті уақыты болады
(металлды дөңгелек қырнау станоктары, токарь станоктары және т.б.); 2 -
типті станоктарда оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-босату қосымша
уақытынан асатын толық емес оперативті уақыты болады (автоматтандырылған
жүктеуі бар өңдеу орталықтары (ӨО) типті станоктары); 3 - типті станоктарда
оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-босату қосымша уақытынан жарым-жарты
асатын толық емес оперативті уақыты болады (созыңқылау стандары және т.б.).
Дайындамамен қоректендіру құрылғысына
бұрылу
Дайындамамен қоректендіру құрылғысына
қол созу
Дайындамамен қоректендіру құрылғысынан
дайындаманы алу
1-і немесе
Қолды кері тарту
3-і типті
станокта
ӨР tж Станокқа бұрылу
өңдеу
басталуы
Станоктың жұмыс аймағына қол созу
Дайындаманы станоктың тетігіне салу
Станоктың жұмыс аймағынан қол тарту
tж =24с
а)
Станокқа бұрылу
Станоктың жұмыс аймағына
қол созу
Дайындалған бөлшекті станоктың
тетігінен алу
Станоктың жұмыс аймағынан
қолды кері тарту
ӨР tб Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға бұрылу
Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға қол созу
Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға бөлшекті орнату
Қолды кері тарту
tб=24с
б)
1.2-сурет. Өнеркәсіптік роботтың станокты жүктеу мен босату
әрекеттеріндегі жалпыланған ауысулары:
а) – станокты дайындамамен жүктеу; б) –
станокты
дайындалған бөлшектен босату.
Жалпы жағдайда РТК жұмыс істеу циклінің уақыты станок пен өнеркәсіптік
роботтың жұмыс істеу уақыттарының қосындысына тең:
T = tоп.т. + tөр = tж.ж. + tқ.ж. + tөр ,
мұнда tоп.т.. = tн + tм.қ. - сандық бағдарламалы басқарылатын (СББ)
станоктары үшін tн негізгі уақыты мен tм.қ.. машиналық қосымша уақытынан
тұратын толық емес оперативті уақыты болып табылады; tж.ж және tқ.ж. –
жұмыс және қосымша (көмекші) жүрістерінің уақыты; tөр - асып түсілмейтін
өнеркәсіптік роботтың жұмыс істеу уақыты. Оптималды варианттарда шығындар
элементтерінің бөлігі асып түсілуі де мүмкін.
1.3.1-кесте. Бір станокты РТК-ң істеу циклінің құрамы
Станоктар Жұмыс уақыты шағындарының элементтері
жабдығының
құрамы станок ӨР
ДҚҚ Вариантты
қолдану
Саны Типі № tж.ж tқ.ж. tж tб tдқ.б
tс.б tж.б. tдқ шарты
1 1-і - + + + + +
- - Т -
2-і - + + Т Т
Т - - Т tөр ≤ tж.ж
3-і - + Ж + + +
- - Т -
Е с к е р т у л е р: 1. Кестедегі белгілеулер: ӨР - өнеркәсіптік робот;
ДҚҚ – дайындамамен қоректендіретін құрылғы; tж.ж және tқ.ж. – жұмыс және
қосымша (көмекші) жүрістерінің уақыты; tоп.т.. = tж.ж + tқ.ж - толық емес
оперативті уақыт; tж және tб - ӨР-ң станокты жүктеу және босату уақыты;
tдқ.б және tс.б - ӨР-ң қоректендіру құрылғысына және келесі станокқа
бұрылу уақыты; tдқ - қоректендіру құрылғысының істеу уақыты (барлық
жағдайларда оны tж асып түседі).
2. Цикл уақытын анықтауында ескерілетін уақыт элементтері (+) арқылы,
толық асып түсірілетіндері (Т) арқылы, ал жарым-жартылай - (Ж) арқылы
белгіленген. РТК-ң қарастырылатын вариантында жоқ уақыт элементтері (-)
арқылы белгіленген.
1-і типті бір станоктан және өнеркәсіптік роботтан тұратын
роботтехникалық кешенінің жұмыс істеу циклограммасы 1.3-суретте
келтірілген. Мұнда цикл уақыты Тцикл = с. Станоктың тосып қалу уақыты
(бояу түсірілген учаскелері) негізінде роботтың дайындамамен және бөлшекпен
манипуляциялау уақытына тәуелді. Бұл уақытты азайтатын дәстүрлі жолы робот
қозғалысының жылдамдықтарын қалыптастыруында және оның ауысуларын
қысқартуында, жабдықтардың қайық сұлбасы бойынша істеуін қолдануында, робот
істеуімен параллель істейтін станокты дайындамамен жүктейтін (немесе
дайындалған бөлшектен босататын) арнайы құрылғылардың қолдануында болып
табылады, және т.б. Басқа жол роботтарды қолдануының спецификалық
ерекшеліктерінде болып табылады.
Мәселен, станок жұмыс істеу аймағында жүкті ауыстырып тиейтін пункт
делінетін аралық орын (үстел) ұйымдастырылады. Қызмет ету командасы
берілгенде робот станокқа дайындаманы әкеледі де оны аралық үстелге қоя
тұрады, содан кейін станоктан дайындалған бөлшекті алып оны да аралық
үстелге апарып қойып, аралық үстелден дайындаманы алып (бөлшекті
дайындамаға алмастырып) оны станоктың тетігіне салады. Енді роботтың
дайындалған бөлшекті аралық үстелден қабылдау құрылғысына апаруы станоктың
жұмыс істеу циклімен бір уақытта болып жатады. Роботтың дайындамамен және
бөлшекпен манипуляциялау уақыттарының үйлесуі да мүмкін. Бұл үшін роботты
қос қамту органдарымен немесе екі қолмен қамтамасыз етеді.
робот
t
tж tб
tж
станок
t
tоп.т
Тцикл
Тцикл
1.3-сурет. Бір станокты роботтехникалық кешенінің істеу
циклограммасы: tж және tб - ӨР-ң станокты
жүктеу және
босату уақыты; Тцикл - РТК істеу циклі
1.4-суреттегі өнеркәсіптік роботының токарь станогына қызмет ету
Тқ.ету кезеңінің уақыт диаграммасын қарастыратын болайық, өйткені бұдан
былай болатын есептеулерге осы шаманың қажеті бар. Бұл кезеңнің басталуы
шартты түрде станок шпинделі тоқтаған уақытында басталды деп есептелінеді,
өйткені бұл мезгілде станокқа қызмет ету басталуына рұқсат беретін сигнал
қалыптасады. Қызмет ету кезеңінің аяқталғаны роботтың станок жұмыс істеу
аймағынан шығуымен және станок шпинделін қосу сигналы қалыптасып, станоктың
жұмыс циклы басталуымен бір уақытта болады [1]. Тқ.ету қызмет ету кезеңі
өнеркәсіптік роботының станокты tж жүктеу және tб босату уақыттарының
қосындысынан тұрады (1.4 – суреті). Жоғарыдағы 1.3-суретте қарастырылған tж
және tб қосылғыш уақыттарының құрамына сәйкес өнеркәсіптік роботының
токарь станогына қызмет ету Тқ.ету кезеңінің уақыт диаграммасы 4 –
суретінде көрсетілген.
робот
t
tб tж
Тқ.ету =
1.4 – сурет. Өнеркәсіптік роботының токарь станогына
қызмет ету
кезеңінің уақыт диаграммасы.
2 ҚҰРЫЛЫМДАУ ТАРАУЫ
2.1 Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағын анықтау
Манипулятордың кинематикалық параметрлері жылдамдықтың талап етілген
сипаттамаларымен анықталады, мысалы әрбір қозғалыс дәрежесінің Т толық
жұмыс істеу уақытымен басқару жүйесінің және жетектің де түрлерімен де
анықталады. Жетек пен басқару жүйесі қозғалыс дәрежесінің жылдамдықтары
мен үдеулерінің уақытқа байланысты өзгерулерінің жалпы сипатын анықтайды.
2.1 –суретте кинематикалық сұлбаның жұмыс зонасы көрсетілген.
2.1 - сурет. Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағы
2.2 Өнеркәсіптік роботының кинематикалық сұлбасын құру.
Кинематикалық сұлбаның параметрлерін (буындар өлшемдерін,
кинематикалық жұптар ауысуларын) анықтау
2.2 -сурет. Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін
өнеркәсіптік роботының кинематикалық
сұлбасы
Манипуляторды жалпы құрастыру этаптарында сандарын, түрін және
қозғалыс дәрежесінің өзара орналасуын таңдайды. Алғаш манипуляторды
құрастыруда мынадай құрастыру сипаттамалары таңдалады: жұмыс, үлгісі,
орналасуы және жұмыс кеңістігінің өлшемдері мен жұмыс зонасы. Роботттың
жұмыс істеу көлемінде орын алып тұруы жұмыс кеңістігімен сипатталады. Жұмыс
зонасы роботтың кеңістіктегі нүктелердегі орындарға жетуімен сипатталады.
Бізге берілген жұмыс аймағына байланысты манипулятордың кинематикалық
сұлбасының бірнеше түрін келтіруге болады. Үш буынды, алдымен ілгерлемелі,
содан кейін айналмалы, үшінші буын ілгерлемелі. Осындай ретпен
манипулятордың жұмыс аймағын тиімді пайдалануының, есептеу, жобалау
жұмыстарын жеңілдетуге, уақытты қысқартуын, өнімділікті арттырудың жобасын
жасауға болады.
Төменде манипулятордың бірнеше түрі тиімді пайдаланудың, есептеуге
тиімді түрлері келтірілген.
2.3 – сурет. Манипулятордың мүмкін болатын кинематикалық сұлбалары
Цилиндрлік координаталар жүйесіндегі манипуляторлар бір айналмалы
және өзара перпендикуляр, ілгерілемелі қозғалыс жасайтын екі кинематикалық
жұптардан тұрады.
2.4 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасы
Біз таңдап алған бұл кинематикалық сұлба үш буыннан тұрады: бір
айналмалы және екі ілгерілемелі. Таңдап алынған кинематикалық сұлба
бойынша бірінші буын айналмалы (бұрылмалы), екінші және үшінші буындар
ілгерілемелі қозғалысқа ие. Манипулятордың жұмыс аймағының өлшемдерінен
келесі бөлім есептеулеріне қажетті шамаларды анықтауға болады. Яғни, олар
мынадай мәндер: айналу бұрышы 135°- қа тең, R=1.5м және r=1.2 м мәндерінен
қол созу модулінің орын ауыстыруын анықтаймыз, ал S=0.5м қол көтеру
модулінің орын ауыстыруы. Механикалық өңдеуді орындайтын роботтың жұмыс
істеу циклограммасынан жұмыс істеу уақытын анықтап, оны Т=3 с деп алдым.
Осы шамалар арқылы өнеркәсіптік робот манипуляторы буындарының келесіде
кинематикалық есептеулер жүргіземіз. ӨР-ң қозғалыс дәрежелерінің максималды
жылдамдықтары мен үдеулерін анықтай аламыз. ӨР кинетостатикалық (күштік)
есептеуінде қолданылады.
3. Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинематикалық есептеу
Манипулятордың кинематикалық өлшеулері қажетті сұраныстарға ие болу
керек, ол – тез әсер етуі, мысалы, әрбір жылжу дәрежесінде толық уақыттың
әрекеті Т, және де жетектің түрі, басқару жүйесі белгілі болған дұрыс.
Жетек және басқару жүйесі жылдамдық уақытында жалпы сипаттамасының өзгеруін
және жылжу дәрежесінің үдеуінің іс-әрекетін анықтайды. Жобалау барысында
жылдамдыққа және уақытқа байланысты трапецияларды аппроксимирлеуге болады.
Бөлек қозғалыс учаскілерінің ұзақтығында (тарқатуы tp, тұрақты жылдамдық
қозғалысы ty және тежелуі tt ) және толық уақыттың іс-әрекеті Т арасындағы
байланыс басқару жүйесінің және жетектің түріне сипаттама болады.
Жетектің берілген түріне және басқару жүйесін байланыстыратын kp=tpT
және kp=ttT түрлерін таңдап, максималды жылдамдықты V және үдеудің
жылжу дәрежесінің іс-әрекетін алуға болады. Жылдамдықты интегралдау арқылы
максимал жылдамдығымен қозғалыс дәрежесінің ауысуы арасындағы
байланысты табуға болады:
S=0.5Vtp +Vty+0.5Vtt
(2.1)
Теңдеуді (2.1) анықтағаннан кейін tp=kpT, және tt= kpT және ty=T- tp-
tt максималды жылдамдықтың жылжу дәрежесінің іс-әрекетін табамыз:
(2.2)
Онда тежелу кезінде максималды үдеу:
(2.3)
Жобалауда роботтың қозғалыс ұйымдастыруының барлық мүмкін варианттарын
еске алу қиын, сондықтан, роботтың конструктивті параметрлерін оның барлық
қозғалыс дәрежесінің бірдей істеуіндегі ең қиын тәртібі бойынша қалау
керек.
Әдетте роботтар үшін , аралығында болады. Тәжірибеде бұл
қатынастар кең диапазонда реттеуіштер арқылы реттелуі мүмкін. Сондықтан
жобалауда екпін алу уақытын ұзақ және тежеу уақытын аз болған ең күрделі
үйлесімдерін қарастыру керек. Жылдамдықтар мен үдеулерді анықтауға бастапқы
мәліметтер ретінде қозғалыс дәрежелерінің және ауысулары мен
толық істеу уақыты болып табылады.
2.5 – сурет. Есептелетін кинематикалық сұлба
Өнеркәсіптік роботтың жұмыс істеу аймағынан және жұмыс істеу
циклограммасынан алынған мына шамалар арқылы S=0.5м, R=1.5м, r=1.2 м, Т=3 с
және бұрылу бұрышы модульдер жылдамдықтары мен үдеулерін есептеп
анықтаймыз.
Қарастырып отырған манипулятордың қол қысқышын айналдыру модулі үшін:
, ;
Қол көтеру модулі үшін: , ;
Қол созу модулі үшін: м, ;
Екпін алу және тежелу ұзақтықтарының қатынастары:
айналмалы кинематикалық жұп үшін: ; .
ілгерілемелі кинематикалық жұп үшін: ; .
, , – кинематикалық жұптағы ауысулар;
1,2,3 – кинематикалық жұптар.
Қол созу модулінің максималды жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2.2)
және (2.3) формулалар бойынша анықталады:
Қол көтеру модулінің максимал жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2)
және (3) формулалар бойынша анықталады:
Айналдыру модулі үшін максимал бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеудің
бағалануы келесідей болады:
4. Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинетостатикалық (күштілік)
есептеу
Манипулятор сұлбасын күштік есептеу. Буындардың инерция күштерін
және инерция күштерініің моменттерін анықтау. Суреттегі бір айналмалы
екі ілгерлемелі кинематикалық жұптардан тұратын манипулятор сұлбасын
қарастырайық. Манипулятор сұлбасының мұндай түрі ең көп таралған
болып табылады. Алдымен буындардың салмақ орталықтарының сызықты
үдеулерін анықтаймыз.
Күрделі қозғалыста нүктенің абсолют үдеуі тасымалды,
салыстырмалы және кориолис делінетін үш үдеулерінің қосындысына тең
болатыны мәлім. Манипулятор буындары күрделі қозғалыстар
атқаратындықтарынан буындардың салмақ орталықтарының үдеулерін
анықтауында і буынының тасымалды қозғалысы ретінде қозғалмайтын буыннан
бері санағанда і – 1 буынының қозғалысын есептейтін боламыз. Сонымен
қатар бұл тасымалды қозғалыста күрделі, сондықтан і – 1 буыны
нүктелерінің тасымалды үдеулері де күрделі қозғалыстағы нүктелердің
үдеулері ретінде анықталады. Жалпыланған координаттары ретінде А, В,
С кинематикалық жұптардағы буындардың салыстырмалы ауысуларын:
бұрышы мен және сызықты ауысуларын сәйкесті қабылдаймыз.
Суреттегідей манипулятор буындарымен координаттар жүйесін
байланыстырайық. 1 және 2 буындарының салмақ орталықтарын А айналмалы
жұптың осінде, ал 3 буынның салмақ орталығын үшінші буынның х осінде
орналастырайық. Сөйтіп, , және - сәйкесті 1 – і , 2 – і
және 3 – і буындарының салмақ орталықтары.
Бірінші буыны салмақ орталығының ( нүктенің ) үдеуі нөлге
тең, яғни
Екінші буынның салмақ орталығы болатын нүктесінің сызықты
үдеуі нүктенің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады:
Мұнда нүктенің - тасымалды үдеуі; - салыстырмалы үдеуі;
- кориолис үдеуі.
нүктесі үшін: =0, =0 ( болғандықтан)
мұнда - В іргерлемелі жұпы осінің ортасы; -
іргерлемелі қозғалыстағы нүктесінің үдеуі. Сөйтіп,
Үшінші буыны салмақ орталығының нүктесіні нүктесінің үдеуі үш
үдеулер қосындысы ретінде анықталады:
Үшінші буынның нүктесін екінші буынмен байланыстырып және оны
нүктесі деп белгілейік. Онда тасымалды үдеуі нүктесінің
үдеуіне тең болады, яғни . Ал үдеуі де үш үдеулердің
қосындысы боп табылады:
(3.1)
Мұнда - айнымалы қозғалыс атқаратын бірінші буынмен байланысқан
нүктенің үдеуі болып табылатын екінші буынның тасымалдаушы
қозғалыстағы нүктесінің үдеуі; - бірінші буыны арқылы
қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің салыстырмалы үдеуі; -
бірінші буыны арқылы қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің
кориолис үдеуі.
Бұл үдеулердің әрқайсысын есептейік:
,
,
(3.2)
=0.
Мұнда - бірінші буынның бұрыштық жылдамдығы; - бірінші буынның
бұрыштық үдеуі; осінің ортасы; осінің ортасы.
(3.2) өрнектерді (3.1) теңдеуіне қойып, мынадай тең мынадай
теңдік аламыз:
,
болғандықтан
,
Екінші буыны арқылы іргерлемелі қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің үдеуі:
Екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің кориолис үдеуі:
,
Мұнда - екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің жылдамдығы.
Сөйтіп, үшінші буыны салмақ орталығының үдеуі:
.
Буындардың инерция күштері мен инерция күштерінің моменттерін
анықтайық. Буынның инерция күштерінің барлығын салмақ орталығына түсірілген
инерция күштерінің бас векторы және инерция күштерінің бос моменті
болатын екі векторға келтірейік.
Қарастырылатын цилиндрлі координаттар жүйесіндегі манипулятордың
буындары инерция күштерінің бас векторлары: =0, өйткені ;
,
,
Буындар инерция күштерінің бас моменттері:
; ; ,
Мұнда , , - айналу осіне паралель 1-3 буындардың
орталық осьтерң арқылы 1-3 буындардың инерция моменттері.
Манипулятор қолының қысқышында салмағы бар объект және
осіне паралель объектінің орталық осі арқылы инерция
моменті болатын болса, бұл объектінің инерция күшінің бас векторы:
,
Ал бұл дененің дененің инерция күштері моментінің бас векторы:
.
Кинематикалық жұптардағы жетектердің күштер мен моменттерін анықтау.
Манипулятор буындарына әрекеттегі активті күштерімен қатар
инерция күштерінің және инерция күштері моменттерінің бас
векторларын қосайық. Соңғысынан бастап манипулятор кинематикалық
тізбегіндегі әрбір кинематикалық жұпты ажыратып, тізбектің бос
қалған бөлігіне әсер ететін барлық күштер мен күштер моменттерінің
теңдеулерін құрайық. Онда үшінші буын үшін күштер теңдеуі мынадай
түрде жазылады:
.
Күштік есептеудің мақсаты – күш және моменттің модулдік жылжу
дәрежесіндегі әрекетін анықтау. Жұмыстың номиналды режимінде манипулирлеу
обьектісінде робот инерция күшімен және манипулятордың өзінің конструктивті
элементтерімен жүктеледі. Осы күштерді анықтау үшін қарастырылып жатқан
модулдің жылдамдықтары, үдеулері және құрылымның инерциялық өлшеулері
белгілі болу керек.
2.6 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасының күштік
есептелуі.
Контурлы басқару жүйесі бар робот органның қимылының жылдамдығын
көбінесе технологиялық процесінің спецификасымен беріледі, мысалы, бояу
немесе дәнекерлеу.
Яғни номиналды режимде манипулятордың күштік есептеуінің басты
берілгендерін табуға болады.
2.7 – сурет. Манипулятор қолының көтерілу түйіні
Манипулятордың күштік есептеуін цилиндрлік координата жүйесі бар
манипулятор қолының көтерілу түйінін (2.4.2 -сурет), пневматикалық жетек
және цилиндрлік басқару жүйесі бар мысалын қарастырайық. Осы роботтар үшін
kp=tpТ=0,2-0,6, kt=ttT=0.03-0.1 мәндерін аламыз. Өндірісте осы
байланыстар кеңейтілген түрде дроссельді икемдеуге және қысымды реттеуге
болады. Сол үшін жобалау кезінде жоғарғы уақыт тарқатудан және төмен уақыт
тежелуден есептеулерді шығару керек. Жылдамдықтың және үдеудің алғашқы
берілгендерін анықтау үшін жылжу дәрежесінің орын ауыстыру диапазоны Sж
және және толық уақыт іс-әрекеті Ттол болып табылады.
Жүктемені енгізу үшін келесі координата жүйелерін енгіземіз: xбyбzб-
базалық координата жүйесі. zб осі бұрылу осімен бірге келеді, ал xб0бzб
жазықтығы манипулятор қолына параллелді болып келеді, xnynzn – n жылжу
дәрежесінің модулінің кіріс координата жүйесі (n=1,2 ... ,N=5). Қимыл жасайтын
манипулятор орган модуліне құрылымдық элементінің бекітілу түрінде ол
модул кірісімен байланысты болады.
xn+1yn+1zn+1 – n-дік модулдің шығыс координата жүйесі, ал (n+1)-дің
модул кіріс координата жүйесімен бірдей болып келеді. Яғни, жылжымайтын
модул шығыстарының құрылымдық элементі оның бекітілуін сипаттайды;
x0y0z0 – роботтың қимыл жасайтын органы немесе манипулирлеу
обьектісінің координата жүйесі.
xnynzn; xn+1yn+1zn+1 және x0y0z0 остарын алып, xбyбzб базалық
координата жүйе остеріне байланысты параллелді аламыз.
Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі тасымалдаушы,
салыстырмалы, кариолис үдеулері делінетін үш үдеулердің қосындысына тең
манипулятор буындары да күрделі қозғалыстар атқаратындықтарынан абсолютті
үдеулерін есептегенде, мысалы, буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1
буынының қозғалысын қабылдаймыз.
A,B,C – кинематикалық жұптардың жалпыланған координаталар ретінде A,B,C
кинематикалық жұптардағы ауысуларды: - бұрыштық координата; ,
- сызықты координаталар. Манипулятор буындарымен координат жүйелерін
2.4 - суреттегідей байланыстырамыз. 1, 2 буындарын салмақ орталықтары А
айнымалы жұптың осінде орналасқан, ал 3-ші буынның салмақ орталығы х осінде
орналасқан. 1-ші буынның салмақ орталығы үдеуі ( нүктесінің) 0-ге тең:
нүктесінің сызықты үдеуі (2-ші буын салмақ орталығының)
нүктесінің қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады:
Мұнда - тасымалдаулы үдеу
- салыстырмалы үдеу
- кариолис үдеуі
нүктесі үшін: ; ; . Мұнда к-7 осінің ортасы;
нүктесінің ілгерілмелі қозғалыстағы үдеуі.
Демек, .
Үшінші буынның салмақ орталығы нүктенің үдеуі де үш үдеулердің
қосындысынан тұрады:
нүктенің құраушы үдеулерін анықтау үшін нүктені 2-ші
буынмен байланыстырайық та оны деп белгілейік, тасымалдаушы үдеу
нүктенің үдеуі болып табылады, яғни .
Мұндағы - айналмалы қозғалыс тақаратын 1-ші буынмен байланысқан
нүктесінің үдеуіне тең болатын 2-ші буынның тасымалдаушы қозғалыстағы
нүктесінің үдеуі:
- 2-ші буыны
- нүктесінің салыстырмалы үдеуі (1-ші буын арқылы қозғалыстағы).
- 2-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі (1-ші буын арқылы
қозғалыстағы).
Осы үдеулердің әрбіреуін табайық:
Мұнда
осінің ортасы;
осінің ортасы.
Енді 2-ші 1-ге қойып:
ескергенде
3-ші буыны нүктесінің 2-ші буын арқылы салыстырмалы қозғалыстағы
(ілгерілмелі) үдеу:
3-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі тасымалдау қозғалысын
құратын жылдамдық.
Мұнда - 3-ші буыны нүктесінің 2-ші буыны нүктесі
қозғалыстағы сызықты жылдамдығы.
Сөйтіп,
Инерция нүктелерімен олардың моменттерін анықтайтын өрнектерді жазайық:
өйткені
Мж – салмақты жүк үшін
С кинематикалық жұптардағы күшті табу үшін барлық күштерді х3 осінде
проекциялағанда:
Q – жетек күші;
Сөйтіп, 3-ші буынның салмақ орталығының үдеуі:
Буындар инерция күштері мен инерция күштер моменттерін анықтайтын
өрнектерді табайық.
Буынның барлық инерция күштерін салмақ орталығына түсірілген инерция
күштерінің және инерция күштер моменттерінің бас векторының және
екі векторына келтірейік.
Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін манипулятор үшін буындар инерция
күштерінің бас векторы:
;
Буындар инерция күштерінің бас моменттері:
Мұнда ,,- z осіне параллель болатын 1-3 буындарының
орталық остері арқылы і-3 буындарының инерция моменттері.
Манипулятор қысқышында mоб салмағы және z1 осіне параллель болатын
обьектінің орталық осі арқылы Jz об инерция момент бар обьект (жүк) болған
жағдайда бұл дененің инерция күшінің бас векторы:
Ал дененің инерция күштері моментінің бас векторы:
Жетек күштері мен момент кинематикалық жұптардағы реакцияны анықтау.
Манипулятор буындарына активті қозғалыстағы күштермен қатар инерция күші
мен инерция күш моментінің негізгі векторларын қоямыз. Әр кинематикалық
жұптағы манипулятордың соңғысынан бастап, тізбектің бос бөліктеріне әсер
ететін барлық күштер мен күш моменттерінің кинематикалық тізбегін кезектеп
тұйықтаймыз. Онда 3 – ші буынға күш теңдігі келесі түрде болады
G3 + Gоб + Fи3 + Fи.об + RC = 0
мұнда G3 , Gоб - үшінші буынның салмағы мен манипуляциялау денесінің
салмағы; RC – С жұбының реакциясы.
S3 нүктесіне сәйкес – үшінші буынның орталық массасының момент
теңдігі:
MиS3 + M и.об - Fи3 × l3 - Fи.об × l4 - G3 × l3 - Gоб × l4 +
MC = 0
мұнда MиS3 = -; ; l4 - В шарниріне қатысты жүктің орын
ауыстыруы; MC - С жұбынан түсетін қабылдауыш момент.
С кинематикалық жұбындағы реакцияны анықтау үшін X3Y3Z3 координат
жүйелеріндегі сәйкес өстеріндегі проекция түріндегі момент пен күштің
теңдігін көрсетеміз. С кіріс кинематикалық жұбы, оны анықтайтын 2,3
буындарының қозғалыстарына сәйкес бес шектеуді орындайтындықтан, бұл жұптың
реакциясын анықтау үшін статиканың бес теңдігі болуы керек.
Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Мұнда мен - Y3 пен Z3 өстеріне С жұп реакциясының
проекциясы.
X3 өсіне арналған момент проекциясының теңдігі:
мұнда - X3 өсіне сәйкес т3 және тоб масса инерциясының күш
моменті, олар нөлге тең; - X3 өсіне сәйкес С жұп моментінің
проекциясы.
Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Мұнда
Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Кіріс С жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның X3 өсіне барлық
күштерді проекциялаймыз. Онда
мұнда Qс – С кіріс жұбының жетек күші
2 мен 3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбек үшін күш проекциясының
теңдігі келесі түрде болады:
X2 өсіне
Y2 өсіне
Дәл осы кинематикалық тізбектің теңдігіне күш моментінің проекциясы
келесі түрде болады:
X2 өсіне
Y2 өсіне
Z2 өсіне
Кіріс В жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның Z2 өсіне барлық
күштерді проекциялаймыз. Онда
мұнда QВ – В кіріс жұбының жетек күші.
1-3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбекті қарастырамыз, оны А
шарнирінде тұйықтаймыз. Бұл шарнирдегі реакцияны анықтау үшін тік бұрышты
координата жүйесінде күш проекциясының теңдігін жазамыз.
Күш проекциясының теңдігі:
X1 өсіне
Y1 өсіне
Z1 өсіне
Күш моментін проекциялау теңдіктері:
X1 өсіне
Y1 өсіне
А шарнирінің М1 моментін анықтау үшін Z өсінің шарниріне сәйкес момент
теңдігін құру қажет.
А айналмалы жұптағы жетектің МА моментін анықтау үшін 1-i буынның Z1
осі арқылы барлық күштердің моменттер теңдеуін жазамыз:
Мұнда MA- жетектің айналдыру моменті, Iz3, Izoб-3-i буыны мен объектінің Z1
айналу осі арқылы меншікті орталық моменттері.
Буындар салмақ орталықтарының үдеулері:
мұнда
нүктенің 2-і буынмен тасымалдау үдеуі;
нүктенің 1-і буынмен тасымалдау үдеуі;
і буындағы S3 нүктенің салыстырмалы үдеуі;
Кориолис үдеуі. Сөйтіп, 3-i буындағы S3 нүктенің үдеуі;
тасымалдау үдеуі;
салыстырмалы үдеуі;
Кориолис үдеуі.
Сондықтан 3-i буын S3 салмақ орталығының үдеуі:
Буындар инерция күштерінің бас векторлары:
3-i буын күштерінің тепе-теңдік теңдеуі:
С ілгерілемелі жұп жетегінің күші:
R ілгерілемелі жұп жетегінің күші:
С жұп жетегінің талап етілетін қуаты
Манипулятордың буындарының салмақ орталықтарының сызықты үдеулерін
анықтауымыз керек. Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі
тасымалдаушы, салыстырмалы және карилюс үдеулері делінетін үш үдеулердің
қосындысына тең. Манипулятор буындары күрделі қозғалыс жасайтын
болғандықтарынан буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1-ші буынының
қозғалысын қарастырамыз. Ал і-1 буынының бұл тасымалдаушы болған қозғалысы
да күрделі қозғалыс, сондықтан, бұл қозғалыстағы нүктелердің үдеулері де үш
үдеуден тұрады деп қарастырылады.
Манипулятор буындарымен координаттар жүйелерін суреттегідей
байланыстырайық. 1-ші буын айналмалы буын болғандықтан бұл буынының салмақ
орталығының сызықты үдеуі нөлге тең, яғни, . ал бұрыштық жылдамдығы
мен бұрыштық үдеуі келесідей болады:
,
,
,
.
Екінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ
орталығының сызықты жылдамдығы:
.
Сызықты үдеуі В нүктесінің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде
анықталады:
Мұнда, – тасымалдаушы үдеу; – салыстырмалы үдеу; –
карелюс үдеуі.
В нүктесі үшін :
, .
Өйткені болғандықтан. Ал , , мұнда В нүктесінің
ілгерлемелі қозғалыстағы үдеуі .
Демек,
.
Үшінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ
орталығының сызықты жылдамдығы:
,
.
Үшінші буынның салмақ орталығының үдеуі де үш үдеулердің қосындысынан
тұрады:
С нүктесінің құраушы үдеулерін табу үшін, С нүктені 2-ші буынының
қозғалысымен байланыстырып және оны С2 нүктесі деп белгілейік. Онда
тасмалдаушы үдеуі С2 нүктенің үдеуіне тең болады, яғни, .
Өз кезегінде үдеуі де үш үдеуден тұрады:
мұнда,
.
.
.
Күш анализін жүргізуде Даламбер принципін қолданамыз. Егер денеге оған
әсер ететін күштерге инерция күштерін қосса, онда дене тепе-теңдікте
болады.
Күштерді анықтау нәтижесінде, реакция күштері табылады және де
қозғалтушы күштер анықталады. Реакция күштері беріктік шарттарын есептеуге
қолданылады, ал қозғалтушы күштер жетекті таңдауға қолданылады.
Даламбер принципін пайдаланғанда күш есебін соңғы буыннан бастап
есептейміз.
2.8 – сурет. Үшінші буынға түсетін жалпыланған күштер.
Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде
күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы
күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың
қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша
қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз.
5. Өнеркәсіптік робот қолының сызықты ауысу модулінің орындаушы
қозғылтқышын таңдау
Орындаушы қозғалтқыштар роботтың энергетикалық және оның динамикалық
құрамдарын анықтайды. Осыған орай басқа түзетуші құрылғылар қозғалтқыштың
энергиясымен қамтамасыз етілмесе қажет етілген айналу моментін, жылдамдықты
және жүктеменің үдеуін бере алмайды.
Кең таралғаны азөлшемді және азинерциялы тиристолы және транзисторлы
қуат күшейтікштерімен басқарылатын, тұрақты ток қозғалтқыштары қолданылады.
Орындаушы қозғалтқыштарды таңдау үшін қажетті манипулятордың
параметрлері болып: Jн, Mн max және w max мәні мен әрбір қозғалатын
дәрежеге E max параметрлері табылады. Қозғалтқыштар жуықтап айналушы және
ілгерлемелі қозғалатын буындар үшін максималды жылдамдықтарымен
қойылатын, есептелген қуат бойынша таңдалады. Ол мына теңдеу бойынша
анықталады:
Райн.қоз=kқор Mн max w max; Pілгер.қоз=kқор F н max v max,
Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде
күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы
күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың
қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша
қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз.
ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышын таңдап аламыз.
2.9 - сурет. ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышының
конструкциялық сұлбасы.
2.10- сурет. Тұрақты ток тахогенераторының
конструкциялық сұлбасы.
2.6 Өнеркәсіптік робот жетегі конструкциясының сипаттамасы
Универсал 5 типті ӨР – тың комплексті электр жетегі манипулятор
бұрылысының механизм конструкциясы келесі бетте көрсетілген.
Механизм құрамына тиристорлы түрлендіргіш блогы 1 бар тұрақты
ток электр қозғалтқышы кіреді. Фланцпен қозғалтқыш тісті редуктор 2
қақпағына бекітіледі, шестерня 3 тісті дөңгелекте 4 ұстап тұрылуы
керек, ол подшибникте 5 қондырылған. Шестерня 6 бір уақытта
дөңгелекпен 7 және 8 ұстап тұрады, 9 және 10 валдарда құрылған,
редуктор 13 корпусында 11 және 13 подшибниктер айналып тұрады. 9
валда 14 шестерня қатты бекітілген, бұрылмалы платформада тісті
венцпен бекітіліп тұрған. 15 шестерня 16 инелі подшибникте 10 валдың
соңында қондырылған, және бір уақытта 17 торсионға қатысты қатты
бекітілген. 17 торсионға қарсы бетте шаршы қимасы бар сол резьбасы
бар 18 резьбалы фтулка кигізілген. Соның көмегімен валға сәйкес
шамамен торсионның айналымы 100 – ден асады. 17 торсионның тартылуы
гайка 19 және контгайка 20 көмегімен іске асады. 15 шестерня
айналмалы платформаның тісті венецінде ұсталып тұрады. 17 торсионның
бұралу көмегімен тісті берілісте люфтіні таңдауды қамтамассыз етеді.
21 тахогенератор кешенді электр жетек құрамына кіреді, редуктор
қақпағында және арнайы стаканда хомуттың көмегімен бекітіледі. Муфта
22 тахогенератордың білігі 23 білігімен байланысқан, 24 подшибникте
құрылған. 23 біліктің бос шетінде қималы тісті дөңгелектің 25
ступица қатты бекітілген. Бұл дөңгелектің екінші бөлігі 27 серіппе
әсерінен ступицаға сәйкес бергіштің зазорды таңдау мақсатында
айналады. Қималы дөңгелек 25, 26 4 редуктордың тісті дөңгелегінде
бекітілген.
28 бос біліктің шетінде 29 шестерня бекітілген, ол 30 қималы
тісті дөңгелекте бекітілген. 31 айналмалы күй датчигінде фотоэлектрлік
білігінде қондырылған. Датчик 32 қосымша корпус қақпағында
бекітілген. Сол себепті кешенді электр жетек 1 қозғалтқыш біліктің
айналу режимін кесу басқару қамтамасыз етеді.
3 БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ ТАРАУ
3.1 Тұрақты ток қозғалтқышы негізіндегі жетектің
динамикалық теңдеулері
Қарастырылып тұрған электро механикалық жетек айналым буын
манипуляторы мынадан тұрады – басқару манипуляторынан (УМ), тәуелсіз
қоздырғышы бар тұрақты ток қозғалтқышынан (ДПТ с НВ), ПМ (редуктордікі)
және жүктемеден (манипулятор буынының) (3.1-сурет).
3.1-сурет. Электрмеханикалық жетегінің құрылымы
Жетектің электрлік бөлігі үшін келесі теңдік заңды [7].
Электрмеханикалық жетегі тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы 3.1-
суретте көрсетілген.
3.2-сурет. Тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы
Электлік тізбекті басқару тәуелсіз қоздырғышы бар тұрақты ток
қозғалтқышымен якорьлы басқарылуы:
, (3.1)
Мұнда uя(t) и iя(t) – кернеу және қозғалтқыш якорь тогы;
Rя и Lя – активті кедергі және якорь орамының индуктивтілігі;
e(t) – электр қозғаушы күшке қарсы мән.
Қозғалтқыштың ЭҚК теңдігі:
, (3.2)
Мұнда және – бұрылыс бұрылымы және қозғалтқыш білігінің
бұрыштық жылдамдығы;
– ЭҚК – ке қарсы коэффициент.
Қозғалтқыш момент теңдігі:
, (3.3)
Мұнда – қозғалтқыштан қозушы электрмагниттік момент;
– момент коэффициенті.
Басқарылатын манипулятор (УМ) жетегінің теңдігі:
, (3.4)
Мұнда , – күшейту коэффициенті және басқарылатын манипулятордың
(УМ) уақыт тұрақтысы;
– басқарылатын манипулятордың (УМ) кіріс кернеуі.
(3.1) және (3.4) теңдіктерін бір түрдегі теңдік етіп жазайық . Ол
үшін (3.3) және (3.4) – лерден аламыз:
, .
(3.2) – шы теңдіктегі мәнді (3.1) – ге қоямыз, алатынымыз:
.
Бұдан шығатыны
, (3.5)
Мұнда – қозғалтқыштың электмагнитті уақыт тұрақтысы.
Шыққан қозғалтқыш моментті үшін дифференциалды теңдік(3.5)
тұрақты ток қозғалтқыш тәуелсіз қоздырғышты (ДПТ с НВ) электрлік бөлігін
бейнелейді.
Қозғалтқыштан, редуктордан және жүктемеден тұратын айналу
жетегінің механикалық бөлігі үшін қозғалыстың келесі теңдігі
шығарылады:
, ,
(3.6)
, ,
Мұнда – қозғалтқыш пен редуктор роторының суммалық инерциялық
моменті, қозғалтқыш білігіне келтірілген;
, – білік пен жүктеме бұрылымының бұрыштары;
– қозғалтқышпен дамушы момент;
– қозғалтқыш білігіне келтірілген жүктеме моменті;
i – редуктордың беріліс саны;
– жүктеменің инерция моменті;
– ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кез келген өндірістің тиімділігін жоғарлатудың негізі оны еңбек
өнімділігін максималды көрсеткішін қамтамасыз ететін кешенді
автоматтандыру болып табылады. Автоматтандыру барлық жағдайда экономды
мақсатта болуы керек. Өндірістің әртүрлі типтері бар (бірлік, сериялы,
жалпылай) және олардың спецификасы әртүрлі әдістерді және ең жоғарғы
тиімділігін қамтамасыздандыратын автоматтандыру құралдарын алдын – ала
анықтайды. Ең бастысы құрылғының өнімділігін, оның қолданудың
интенсивтілігін қамтамасыз ету.
Ондаған жылдар бұрын негізгі құралдарды жалпылай өндірісті
автоматтандыруда енгізу экономикалық тиімді болатын. Өнімнің жалпы
көлемін жалпылай өндірудің өнімінің басты болатын және әрдайым өсуде
болған. Жалпылай және көпсериялы өндірісті автоматтандырудың принципі –
іс жүзінде қайта түзетулерге түспеген арнайы жасалған. Жоғары
өнімділікті беретін тұрақты технологиялық процесімен автоматты
сызықтарын, сонымен қатар бір номенклатуралы (бір конструкциялы)
бұйымдарды үлкен мөлшерлерде шығаруға арналған роторлы – конвейерлі
сызықтарын жасауға негізделген. Айта кетер жайы азсериялы өндіріс
жағдайларында нақты программаланған автоматты сызықтарын қолдану өте
тиімсіз, өйткені тапсырыс берілген кішкене партиялы бұйымдар қысқа
уақыт мезгілінде шығарылады, ал қалған уақытта (переналадканың
шектеулі мүмкіндіктері үшін) технологиялық жабдықтар қолданусыз
тұрады.
Өмірдің барлық салаларының прогресімен қоғамның іскерлігіне орай
және де әртүрлі көптеген бұйымдарды жасап шығару қажеттілігіне
байланысты, негізгі бөлімді жалпылай өндірістік өнімдер облысынан
азсериялы тіпті бірлік өндіріске ауысуға әкелді. Тұтынушылардың
талаптарына қарай нарықтағы өнімдердің шығарылатын өнімдер
номенклатурасының күрт ұлғаюы мен оның жиі ауысуына әкелуде,
сонымен бірге өнімдердің үлкен мөлшердегі қажеттілігі шығару
темпының жоғарлатуының түрткісі болады, ал бұл босса жалпылай
өндіріске тән.
Аз сериялы өндірістің шектерінде және де жұмыс күшінің
дефицитінің өсуіне қарай бұл талаптарды қанағаттандыру тек қана
азсериялы өндірістерді жоғары өнімділік жабдықтарын автоматтандыру
арқылы ғана іске асыруға болады. Бұл деген икемді де тез
переналадкалау (қолайлысы программалы) арқылы бұйымдардың әркелкі
түрлерін шығара алуы. Бұл жабдықтың негізгі құрылымдық компоненттері
заманауи өндірістерде кең қолданыс табуда. Мысалға сандық
программалық басқармасымен (СПБ) технологиялық машиналар, өндірістік
роботтар (ӨР), автоматтандырылған көлік және қоймалар, бақылау -
өлшеу жабдықтары және есептеуіш техника негізіндегі басқару
жүйелері.
Таңдау мен осындай жабдықтарды бір автоматтандырылған комплекске
жинақтау, нақты технологиялық мәселелерді шеше алады, басқалай
айтқанда икемді өндіріс жүйесінің жасалуы. Икемді өндірістік жүйенің
пайда болуы қоғамның сұранысымен және технологиялық процестердің
толық автоматтандырылу (сериялы және азсериялы өндірісте) бағытындағы
техниканың дамуымен түсіндіріледі. ИӨЖ – нің ең бір негізгі
елементі болатыны өндірістік робот, оның ерекше қасиеті - әртүрлі
жұмыстар ерекшелігіне қарай көп қайтара программалатындығында,
икемділігі және әр келкі жәйттерге қарай өзгере алатындығында. ӨР
бұндай жүйедегі ерекше елементі, ол автоматизация процесінің
логикалық аяқталуы, әр келкі жабдықтары бәрінің бір комплекске
жинастырушы.
Сериялы және азсериялы өндірістердің дәстүрлі автоматизациялауымен
(мысалы СПБ – уымен стоноктар, өңдеуші орталықтар және т.б.),
робототехникамен есептеу техникасын кең ауқымда қажет ететін
жабдықтармен салыстырғанда, ИӨЖ негізіндегі автоматизация жоғары
дәрежелі эффективтілікке қол жеткізуге мүмкіндік беруде. Бұл өз
кезегінде еңбек өнімділігінің артыуына әсер етуде; өндірістік
жұмысшылардың санының күрт азаюына әкелді; өндірісте 3 кезекті
үзіліссіз жұмыс істеуге мүмкіндік берді; қайтарым фонды мен
жабдықтардың пайдалану коэффициентінің аса өсуін көрсетті;
шығарылатын өнім сапасын жоғарлатты және нарықта бұйымдардың
бәсекелестігін жоғарғы дәрежеде ұстатуда; шығарылатын бұйым
номенклатурасы немесе өлшем типтерінің өзгеруіне қарай жүйені қысқа
уақыт мерзімде переналадкалауға мүмкіндік берді.
ИӨЖ – нің ұйымдастырулық құрылымының негізі болып икемді
өндірістік модуль табылады, ол болса произвольный номенклатуралы
бекітілгшен мәндер шегінде көрсеткіштеріне қарай өнімді жасауды
бірлік технологиялық жабдықта жүргізу. Осыған орай технологиялық
жабдық программалық басқармамен қамтамассыздандырылуы керек, автоматты
түрде шығарылатын бұйымға байланысты барлық функцияларды орындауы
қажет, және де ИӨЖ – ге встраиваниеге мүмкіндігі болуы керек. ИӨМ
автоматизациясының жабдықтары бола алатындар: технологиялық
жабдықтардың тізбектемелі әрекеттерінің автоматтандырылуы үшін СПБ,
технологиялық процестердің орындалу барысында талаптардың өзгеруіне
байланысты параметрлерін қадағалау үшін автоматизацияны адативті
басқару, операцияның орындалу кезінде немесе аяқталғанда бақылау мен
өлшеулер жүргізу жабдықтардың түзетілуін автоматизациялау,
ақаулықтарды анықтау мен жою үшін жабдықтарды диагностикалауы
автоматизациялау, переналадканы автоматтандыру үшін өнеркәсіптік
роботтар.
1 ТЕХНОЛОГИЯ ТАРАУЫ
1.1 Технологиялық процессінің сипаттамасы мен есеп қойылуы
Қазіргі заманғы нарықтық экономика жағдайларында тапсырыс
берушілер және машина жасау мен аспап жасау өнімдерін тұтынушылардың
жоғарлаған талаптарын қанағаттандыру үшін, сонымен қатар бәсекелестік
қасиетін жоғарлату мақсатында әрдайым шығарылатын бұйымдардың
номенклатурасын кеңейтіп тұруды, сапа көрсеткіші, сенімділігі,
эксплуатациялау эффектілігін жоғарлату және т.б. талаптарға болуы
үшін жаңа бұйымдарды шығаруға ауысуды қажет етуде. Нәтижесінде жаңа
заманғы машиналар, аспаптар, үй шаруашылығындағы әртүрлі заттарда
құрылымы жағынан әлде қайда күрделенуде, оларды проектілеуі ғана
күрделе түспей, сонымен бірге жасалуыда, жөндеу жұмыстары мен
қадағалауыда жоғары квалифицирленуді талап етуде. Проектілеу мен
жаңа бұйымдарды өндіру наукоёмкостьті әрдайым өсуде. Машина жасау
мен аспап жасау салаларының дамуына тән (мысалы өндірістің
электролизациялануы, еңбектің интелектуалды дәржесінің өсуі)
тенденциялары, бірақта халық шаруашылығының басқада салаларында
негізінен дамуы осылай.
Барлық салаларда мысалы жалпылай өндіріс бұйымдар көлемі
азаюда, ал азсериялы және бірлікті өндіру жоғарлауда, соған қоса
өндірісті дайындау мен тұтынушыларға жаңа бұйымдарды жеткізуге
берілген уақыт өте қысқарған, ал сапасына қойылатын талаптар
жоғарлаған. Осы жағдайларда өндіріс эффектілігін өсіп тұруын
қамтамасыздандыру қиындай түсті. Айта кетері азсериялы өзгермелі
номенклатуралы конструкциясы жағынан әркелкі (өндірістегі
автоматизацияның қажетті деңгейде болмағандығынан), мысалы, бір
заводтағы автомобильдердің бір – екі моделінің өндірісі өндірістің
эффектілігі жоғары автоматизацияланған жалпылай өндірістен көп есе
төмен.
Сандық программалық басқармасы (СПБ) бар жеңіл переналадкаланатын
жабдықтардың, электронды есептеу машиналардың (ЭЕМ), өнеркәсіптік
роботтардың пайда болуымен, микроэлектрониканың жетістіктері азсериялы
өндірістерді автоматизациялауға мүмкіндіктерді күрделі өсірді, осымен
байланысты оның эффектілігінің жоғарлауына әкелді. СПБ – сы бар
станокта кез – келген бөлшекті жасауға болады, тек қана қажеттісі
әр бөлшек үшін станокты басқаратын программа болуы. Басқа бөлшекті
жасауға өту (переналадка), егер ол бағындырылған болса және ең
болмаса бір рет жасалса, бұл станокта басқару программасын жай
ғана ауысуымен жүзеге асады. ӨР – ды пайдалану жайлы да осыны айтса
болады және ЭЕМ немесе СПБ жүйесімен басқарылатын жалпы кез –
келген автоматтар жайлыда айтса болады.
ЭЕМ, ӨР және СПБ – сын жабдықтар базасында автоматизациялау
өнеркәсіптік жабдықтардың қайтарым фондының ұлғаюына әкелді, және де
физикалы мен интелектулды еңбекті үнемдеуге мүмкіндік береді. Бұның
бәрі өндіріс эффектілігін жоғарлатуға ерекше маңызды.
Азсериялы өндірісті автоматизациялауының ең негізгі талабы оның әр
жақты икемділігін жоғарлату, бұл деген мүмкіндіктерін үлкейту және өндіріс
процесін тоқтатусыз әр түрлі бұйымдар жасау үшін переналадкасын оңайлату.
Машина жасау мен аспап жасау салаларындағы азсериялы өндірістің осу
тенденциясы икемді өндірістік жүйенің пайда болуы мен дамуына әкелді,
әртүрлі бұйымдарды іс жүзінде өндіріс процесін тоқтатусыз автоматты түрде
переналадкалау қасиетіне ие. ( қазіргі уақытта 75% өнімдер азсериялы
өндірісте шығарылады). Технико – экономикалық көрсеткіштердің жоғарлауымен
қоса, ИӨЖ – нің енгізілуі жұмысшы қауымының еңбек жағдайларын
өзгертті. Ауыр, біркелкі, қайталанбалы еңбекті адамның интелектуалды
мүмкіндіктерін кең ауқымды пайдаланып творчествалық еңбекке өзгертті.
ИӨЖ – нің кең ауқымды пайдалануы негізі машина жасау мен аспап
жасау өндірісінің автоматизациялану бағытының дамуы перспективінің
есебімен, технико – экономикалық мәселелермен қоса әлеуметтік
мәселелердің жақсы шешілуін қамтамасыз етті. ИӨЖ – нің жасалуы
шығындарды да талап етеді, бірақта осы шығындарды азайту және ИӨЖ – нің
эффективтілігін жоғарлату жолдары да бар (барлық елементтердің
унификациясы, жүйенің күнделікті үш кезекті пайдаланылуы және т.б.).
ИӨЖ – нің жасалуы мен енгізілуі бұрыннан пайдаланылатын кең белгілі
барлық әдістер өндірістің автоматизациялау мүмкіндіктердің қолдануды жоққа
шығармайды, сонымен қатар ең дәстүрлілерінде ( қатаң программаланған
автоматты сызығы, роторлы мен роторлы – конвейерлі және т.б.). әр
автоматизация жабдығының өз рационалды қолдану облысы бар, қайда ол
көбірек эффективті. Техникалық жабдықтардың түрлі дәрежелері икемділігі
және автоматизациясының бағытты пайдалануы біріншіден үнемдеуге және
капитал салымдарының неғұрлым тиімділігіне байланысты болады, бұл жағдайда
алдымен жабдықтардың жылдық шығарылуы мөлшерімен қарастыру керек, сонымен
қатар өлшемдер түрлерінің санына байланысты.
1.2 Механикалық өңдеу роботтехникалық кешенінің (РТК) сұлбасын
құру
ИӨЖ – нің негізгі элементтері болатын икемді өндірістік модуль және
робототехникалық кешен.
1.1-сурет. Механикалық өңдеу РТК-ң сұлбасы.
1-суреттегі кесу арқылы механикалық өңдеу РТК-ің сұлбасы өнеркәсіптік
роботтың бір станокка қызмет ету жағдайы үшін сипатты болып табылады. Мұнда
өнеркәсіптік роботтың токарь станогына қызмет етудегі технологиялық
операцияларын қарастырайық. Өнеркәсіптік робот дайындамамен қоректендіріп
тұратын құрылғыға бұрылып, оған қолын созады да бағытталған дайындаманы
қолының қысқышына алады, қолын кері тартады, станокқа бұрылады, станокқа
қолын созады да станоктың тетігіне дайындаманы орнатады, қолын кері
тартады. Бұл өнеркәсіптік роботтың станокты дайындамамен жүктеу
операциялары болып табылады. Дайындаманы өңдеп болған соң станок
дайындалған бөлшектен босатылуы керек. Станокты бөлшектен босату үшін
өнеркәсіптік робот мынадай операцияларды атқарады: станокқа қолын созады да
қол қысқышына дайындалған бөлшекті алады, қолын кері тартады, бөлшекті
келесі орынға апаратын қабылдайтын құрылғы (транспортерге) қарай бұрылады,
оған қолын созады да бөлшекті транспортерге салады, қолын кері тартады.
1.3 Өнеркәсіптік роботтың өндірістік қозғалыстарының уақыт
диаграммасын (циклограммасын) өңдеу
Әдетте механикалық өңдеу өндірісіндегі роботтехникалық кешендерінің
(РТК) жұмыс істеу типті циклограммалары бір, екі немесе үш станок пен
роботтан тұратын кешендер үшін қарастырылады. Бір станогы бар РТК жұмыс
істеуінің уақыт диаграммасын (циклограммасын) қарастырайық. Механикалық
өңдеу РТК-нің сұлбасы және кезекті атқарылатын өндірістік операцияларының
мазмұны жоғарыдағы 1.2 пунктінде қарастырылған болатын. Өндірістік станокты
дайындамамен жүктеу және оны дайын бөлшектен босату операцияларындағы
өнеркәсіптік роботтың tж және tб уақыттарға байланысты жалпыланған
ауысулары 1.2.а, б-суреттерде көрсетілген.
1.3.1-кестеде бірнеше орындалу варианттары үшін (станоктардың үш типі
үшін) РТК-ның жұмыс істеу циклінің құрамы келтірілген. Станоктардың үш типі
болуы мүмкін. 1-типті станоктарда оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-
босату қосымша уақытынан аспайтын толық емес оперативті уақыты болады
(металлды дөңгелек қырнау станоктары, токарь станоктары және т.б.); 2 -
типті станоктарда оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-босату қосымша
уақытынан асатын толық емес оперативті уақыты болады (автоматтандырылған
жүктеуі бар өңдеу орталықтары (ӨО) типті станоктары); 3 - типті станоктарда
оларды өнеркәсіптік роботтардың жүктеу-босату қосымша уақытынан жарым-жарты
асатын толық емес оперативті уақыты болады (созыңқылау стандары және т.б.).
Дайындамамен қоректендіру құрылғысына
бұрылу
Дайындамамен қоректендіру құрылғысына
қол созу
Дайындамамен қоректендіру құрылғысынан
дайындаманы алу
1-і немесе
Қолды кері тарту
3-і типті
станокта
ӨР tж Станокқа бұрылу
өңдеу
басталуы
Станоктың жұмыс аймағына қол созу
Дайындаманы станоктың тетігіне салу
Станоктың жұмыс аймағынан қол тарту
tж =24с
а)
Станокқа бұрылу
Станоктың жұмыс аймағына
қол созу
Дайындалған бөлшекті станоктың
тетігінен алу
Станоктың жұмыс аймағынан
қолды кері тарту
ӨР tб Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға бұрылу
Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға қол созу
Дайындалған бөлшек қабылдайтын
құрылғыға бөлшекті орнату
Қолды кері тарту
tб=24с
б)
1.2-сурет. Өнеркәсіптік роботтың станокты жүктеу мен босату
әрекеттеріндегі жалпыланған ауысулары:
а) – станокты дайындамамен жүктеу; б) –
станокты
дайындалған бөлшектен босату.
Жалпы жағдайда РТК жұмыс істеу циклінің уақыты станок пен өнеркәсіптік
роботтың жұмыс істеу уақыттарының қосындысына тең:
T = tоп.т. + tөр = tж.ж. + tқ.ж. + tөр ,
мұнда tоп.т.. = tн + tм.қ. - сандық бағдарламалы басқарылатын (СББ)
станоктары үшін tн негізгі уақыты мен tм.қ.. машиналық қосымша уақытынан
тұратын толық емес оперативті уақыты болып табылады; tж.ж және tқ.ж. –
жұмыс және қосымша (көмекші) жүрістерінің уақыты; tөр - асып түсілмейтін
өнеркәсіптік роботтың жұмыс істеу уақыты. Оптималды варианттарда шығындар
элементтерінің бөлігі асып түсілуі де мүмкін.
1.3.1-кесте. Бір станокты РТК-ң істеу циклінің құрамы
Станоктар Жұмыс уақыты шағындарының элементтері
жабдығының
құрамы станок ӨР
ДҚҚ Вариантты
қолдану
Саны Типі № tж.ж tқ.ж. tж tб tдқ.б
tс.б tж.б. tдқ шарты
1 1-і - + + + + +
- - Т -
2-і - + + Т Т
Т - - Т tөр ≤ tж.ж
3-і - + Ж + + +
- - Т -
Е с к е р т у л е р: 1. Кестедегі белгілеулер: ӨР - өнеркәсіптік робот;
ДҚҚ – дайындамамен қоректендіретін құрылғы; tж.ж және tқ.ж. – жұмыс және
қосымша (көмекші) жүрістерінің уақыты; tоп.т.. = tж.ж + tқ.ж - толық емес
оперативті уақыт; tж және tб - ӨР-ң станокты жүктеу және босату уақыты;
tдқ.б және tс.б - ӨР-ң қоректендіру құрылғысына және келесі станокқа
бұрылу уақыты; tдқ - қоректендіру құрылғысының істеу уақыты (барлық
жағдайларда оны tж асып түседі).
2. Цикл уақытын анықтауында ескерілетін уақыт элементтері (+) арқылы,
толық асып түсірілетіндері (Т) арқылы, ал жарым-жартылай - (Ж) арқылы
белгіленген. РТК-ң қарастырылатын вариантында жоқ уақыт элементтері (-)
арқылы белгіленген.
1-і типті бір станоктан және өнеркәсіптік роботтан тұратын
роботтехникалық кешенінің жұмыс істеу циклограммасы 1.3-суретте
келтірілген. Мұнда цикл уақыты Тцикл = с. Станоктың тосып қалу уақыты
(бояу түсірілген учаскелері) негізінде роботтың дайындамамен және бөлшекпен
манипуляциялау уақытына тәуелді. Бұл уақытты азайтатын дәстүрлі жолы робот
қозғалысының жылдамдықтарын қалыптастыруында және оның ауысуларын
қысқартуында, жабдықтардың қайық сұлбасы бойынша істеуін қолдануында, робот
істеуімен параллель істейтін станокты дайындамамен жүктейтін (немесе
дайындалған бөлшектен босататын) арнайы құрылғылардың қолдануында болып
табылады, және т.б. Басқа жол роботтарды қолдануының спецификалық
ерекшеліктерінде болып табылады.
Мәселен, станок жұмыс істеу аймағында жүкті ауыстырып тиейтін пункт
делінетін аралық орын (үстел) ұйымдастырылады. Қызмет ету командасы
берілгенде робот станокқа дайындаманы әкеледі де оны аралық үстелге қоя
тұрады, содан кейін станоктан дайындалған бөлшекті алып оны да аралық
үстелге апарып қойып, аралық үстелден дайындаманы алып (бөлшекті
дайындамаға алмастырып) оны станоктың тетігіне салады. Енді роботтың
дайындалған бөлшекті аралық үстелден қабылдау құрылғысына апаруы станоктың
жұмыс істеу циклімен бір уақытта болып жатады. Роботтың дайындамамен және
бөлшекпен манипуляциялау уақыттарының үйлесуі да мүмкін. Бұл үшін роботты
қос қамту органдарымен немесе екі қолмен қамтамасыз етеді.
робот
t
tж tб
tж
станок
t
tоп.т
Тцикл
Тцикл
1.3-сурет. Бір станокты роботтехникалық кешенінің істеу
циклограммасы: tж және tб - ӨР-ң станокты
жүктеу және
босату уақыты; Тцикл - РТК істеу циклі
1.4-суреттегі өнеркәсіптік роботының токарь станогына қызмет ету
Тқ.ету кезеңінің уақыт диаграммасын қарастыратын болайық, өйткені бұдан
былай болатын есептеулерге осы шаманың қажеті бар. Бұл кезеңнің басталуы
шартты түрде станок шпинделі тоқтаған уақытында басталды деп есептелінеді,
өйткені бұл мезгілде станокқа қызмет ету басталуына рұқсат беретін сигнал
қалыптасады. Қызмет ету кезеңінің аяқталғаны роботтың станок жұмыс істеу
аймағынан шығуымен және станок шпинделін қосу сигналы қалыптасып, станоктың
жұмыс циклы басталуымен бір уақытта болады [1]. Тқ.ету қызмет ету кезеңі
өнеркәсіптік роботының станокты tж жүктеу және tб босату уақыттарының
қосындысынан тұрады (1.4 – суреті). Жоғарыдағы 1.3-суретте қарастырылған tж
және tб қосылғыш уақыттарының құрамына сәйкес өнеркәсіптік роботының
токарь станогына қызмет ету Тқ.ету кезеңінің уақыт диаграммасы 4 –
суретінде көрсетілген.
робот
t
tб tж
Тқ.ету =
1.4 – сурет. Өнеркәсіптік роботының токарь станогына
қызмет ету
кезеңінің уақыт диаграммасы.
2 ҚҰРЫЛЫМДАУ ТАРАУЫ
2.1 Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағын анықтау
Манипулятордың кинематикалық параметрлері жылдамдықтың талап етілген
сипаттамаларымен анықталады, мысалы әрбір қозғалыс дәрежесінің Т толық
жұмыс істеу уақытымен басқару жүйесінің және жетектің де түрлерімен де
анықталады. Жетек пен басқару жүйесі қозғалыс дәрежесінің жылдамдықтары
мен үдеулерінің уақытқа байланысты өзгерулерінің жалпы сипатын анықтайды.
2.1 –суретте кинематикалық сұлбаның жұмыс зонасы көрсетілген.
2.1 - сурет. Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағы
2.2 Өнеркәсіптік роботының кинематикалық сұлбасын құру.
Кинематикалық сұлбаның параметрлерін (буындар өлшемдерін,
кинематикалық жұптар ауысуларын) анықтау
2.2 -сурет. Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін
өнеркәсіптік роботының кинематикалық
сұлбасы
Манипуляторды жалпы құрастыру этаптарында сандарын, түрін және
қозғалыс дәрежесінің өзара орналасуын таңдайды. Алғаш манипуляторды
құрастыруда мынадай құрастыру сипаттамалары таңдалады: жұмыс, үлгісі,
орналасуы және жұмыс кеңістігінің өлшемдері мен жұмыс зонасы. Роботттың
жұмыс істеу көлемінде орын алып тұруы жұмыс кеңістігімен сипатталады. Жұмыс
зонасы роботтың кеңістіктегі нүктелердегі орындарға жетуімен сипатталады.
Бізге берілген жұмыс аймағына байланысты манипулятордың кинематикалық
сұлбасының бірнеше түрін келтіруге болады. Үш буынды, алдымен ілгерлемелі,
содан кейін айналмалы, үшінші буын ілгерлемелі. Осындай ретпен
манипулятордың жұмыс аймағын тиімді пайдалануының, есептеу, жобалау
жұмыстарын жеңілдетуге, уақытты қысқартуын, өнімділікті арттырудың жобасын
жасауға болады.
Төменде манипулятордың бірнеше түрі тиімді пайдаланудың, есептеуге
тиімді түрлері келтірілген.
2.3 – сурет. Манипулятордың мүмкін болатын кинематикалық сұлбалары
Цилиндрлік координаталар жүйесіндегі манипуляторлар бір айналмалы
және өзара перпендикуляр, ілгерілемелі қозғалыс жасайтын екі кинематикалық
жұптардан тұрады.
2.4 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасы
Біз таңдап алған бұл кинематикалық сұлба үш буыннан тұрады: бір
айналмалы және екі ілгерілемелі. Таңдап алынған кинематикалық сұлба
бойынша бірінші буын айналмалы (бұрылмалы), екінші және үшінші буындар
ілгерілемелі қозғалысқа ие. Манипулятордың жұмыс аймағының өлшемдерінен
келесі бөлім есептеулеріне қажетті шамаларды анықтауға болады. Яғни, олар
мынадай мәндер: айналу бұрышы 135°- қа тең, R=1.5м және r=1.2 м мәндерінен
қол созу модулінің орын ауыстыруын анықтаймыз, ал S=0.5м қол көтеру
модулінің орын ауыстыруы. Механикалық өңдеуді орындайтын роботтың жұмыс
істеу циклограммасынан жұмыс істеу уақытын анықтап, оны Т=3 с деп алдым.
Осы шамалар арқылы өнеркәсіптік робот манипуляторы буындарының келесіде
кинематикалық есептеулер жүргіземіз. ӨР-ң қозғалыс дәрежелерінің максималды
жылдамдықтары мен үдеулерін анықтай аламыз. ӨР кинетостатикалық (күштік)
есептеуінде қолданылады.
3. Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинематикалық есептеу
Манипулятордың кинематикалық өлшеулері қажетті сұраныстарға ие болу
керек, ол – тез әсер етуі, мысалы, әрбір жылжу дәрежесінде толық уақыттың
әрекеті Т, және де жетектің түрі, басқару жүйесі белгілі болған дұрыс.
Жетек және басқару жүйесі жылдамдық уақытында жалпы сипаттамасының өзгеруін
және жылжу дәрежесінің үдеуінің іс-әрекетін анықтайды. Жобалау барысында
жылдамдыққа және уақытқа байланысты трапецияларды аппроксимирлеуге болады.
Бөлек қозғалыс учаскілерінің ұзақтығында (тарқатуы tp, тұрақты жылдамдық
қозғалысы ty және тежелуі tt ) және толық уақыттың іс-әрекеті Т арасындағы
байланыс басқару жүйесінің және жетектің түріне сипаттама болады.
Жетектің берілген түріне және басқару жүйесін байланыстыратын kp=tpT
және kp=ttT түрлерін таңдап, максималды жылдамдықты V және үдеудің
жылжу дәрежесінің іс-әрекетін алуға болады. Жылдамдықты интегралдау арқылы
максимал жылдамдығымен қозғалыс дәрежесінің ауысуы арасындағы
байланысты табуға болады:
S=0.5Vtp +Vty+0.5Vtt
(2.1)
Теңдеуді (2.1) анықтағаннан кейін tp=kpT, және tt= kpT және ty=T- tp-
tt максималды жылдамдықтың жылжу дәрежесінің іс-әрекетін табамыз:
(2.2)
Онда тежелу кезінде максималды үдеу:
(2.3)
Жобалауда роботтың қозғалыс ұйымдастыруының барлық мүмкін варианттарын
еске алу қиын, сондықтан, роботтың конструктивті параметрлерін оның барлық
қозғалыс дәрежесінің бірдей істеуіндегі ең қиын тәртібі бойынша қалау
керек.
Әдетте роботтар үшін , аралығында болады. Тәжірибеде бұл
қатынастар кең диапазонда реттеуіштер арқылы реттелуі мүмкін. Сондықтан
жобалауда екпін алу уақытын ұзақ және тежеу уақытын аз болған ең күрделі
үйлесімдерін қарастыру керек. Жылдамдықтар мен үдеулерді анықтауға бастапқы
мәліметтер ретінде қозғалыс дәрежелерінің және ауысулары мен
толық істеу уақыты болып табылады.
2.5 – сурет. Есептелетін кинематикалық сұлба
Өнеркәсіптік роботтың жұмыс істеу аймағынан және жұмыс істеу
циклограммасынан алынған мына шамалар арқылы S=0.5м, R=1.5м, r=1.2 м, Т=3 с
және бұрылу бұрышы модульдер жылдамдықтары мен үдеулерін есептеп
анықтаймыз.
Қарастырып отырған манипулятордың қол қысқышын айналдыру модулі үшін:
, ;
Қол көтеру модулі үшін: , ;
Қол созу модулі үшін: м, ;
Екпін алу және тежелу ұзақтықтарының қатынастары:
айналмалы кинематикалық жұп үшін: ; .
ілгерілемелі кинематикалық жұп үшін: ; .
, , – кинематикалық жұптағы ауысулар;
1,2,3 – кинематикалық жұптар.
Қол созу модулінің максималды жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2.2)
және (2.3) формулалар бойынша анықталады:
Қол көтеру модулінің максимал жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2)
және (3) формулалар бойынша анықталады:
Айналдыру модулі үшін максимал бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеудің
бағалануы келесідей болады:
4. Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинетостатикалық (күштілік)
есептеу
Манипулятор сұлбасын күштік есептеу. Буындардың инерция күштерін
және инерция күштерініің моменттерін анықтау. Суреттегі бір айналмалы
екі ілгерлемелі кинематикалық жұптардан тұратын манипулятор сұлбасын
қарастырайық. Манипулятор сұлбасының мұндай түрі ең көп таралған
болып табылады. Алдымен буындардың салмақ орталықтарының сызықты
үдеулерін анықтаймыз.
Күрделі қозғалыста нүктенің абсолют үдеуі тасымалды,
салыстырмалы және кориолис делінетін үш үдеулерінің қосындысына тең
болатыны мәлім. Манипулятор буындары күрделі қозғалыстар
атқаратындықтарынан буындардың салмақ орталықтарының үдеулерін
анықтауында і буынының тасымалды қозғалысы ретінде қозғалмайтын буыннан
бері санағанда і – 1 буынының қозғалысын есептейтін боламыз. Сонымен
қатар бұл тасымалды қозғалыста күрделі, сондықтан і – 1 буыны
нүктелерінің тасымалды үдеулері де күрделі қозғалыстағы нүктелердің
үдеулері ретінде анықталады. Жалпыланған координаттары ретінде А, В,
С кинематикалық жұптардағы буындардың салыстырмалы ауысуларын:
бұрышы мен және сызықты ауысуларын сәйкесті қабылдаймыз.
Суреттегідей манипулятор буындарымен координаттар жүйесін
байланыстырайық. 1 және 2 буындарының салмақ орталықтарын А айналмалы
жұптың осінде, ал 3 буынның салмақ орталығын үшінші буынның х осінде
орналастырайық. Сөйтіп, , және - сәйкесті 1 – і , 2 – і
және 3 – і буындарының салмақ орталықтары.
Бірінші буыны салмақ орталығының ( нүктенің ) үдеуі нөлге
тең, яғни
Екінші буынның салмақ орталығы болатын нүктесінің сызықты
үдеуі нүктенің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады:
Мұнда нүктенің - тасымалды үдеуі; - салыстырмалы үдеуі;
- кориолис үдеуі.
нүктесі үшін: =0, =0 ( болғандықтан)
мұнда - В іргерлемелі жұпы осінің ортасы; -
іргерлемелі қозғалыстағы нүктесінің үдеуі. Сөйтіп,
Үшінші буыны салмақ орталығының нүктесіні нүктесінің үдеуі үш
үдеулер қосындысы ретінде анықталады:
Үшінші буынның нүктесін екінші буынмен байланыстырып және оны
нүктесі деп белгілейік. Онда тасымалды үдеуі нүктесінің
үдеуіне тең болады, яғни . Ал үдеуі де үш үдеулердің
қосындысы боп табылады:
(3.1)
Мұнда - айнымалы қозғалыс атқаратын бірінші буынмен байланысқан
нүктенің үдеуі болып табылатын екінші буынның тасымалдаушы
қозғалыстағы нүктесінің үдеуі; - бірінші буыны арқылы
қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің салыстырмалы үдеуі; -
бірінші буыны арқылы қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің
кориолис үдеуі.
Бұл үдеулердің әрқайсысын есептейік:
,
,
(3.2)
=0.
Мұнда - бірінші буынның бұрыштық жылдамдығы; - бірінші буынның
бұрыштық үдеуі; осінің ортасы; осінің ортасы.
(3.2) өрнектерді (3.1) теңдеуіне қойып, мынадай тең мынадай
теңдік аламыз:
,
болғандықтан
,
Екінші буыны арқылы іргерлемелі қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің үдеуі:
Екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің кориолис үдеуі:
,
Мұнда - екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны
нүктесінің жылдамдығы.
Сөйтіп, үшінші буыны салмақ орталығының үдеуі:
.
Буындардың инерция күштері мен инерция күштерінің моменттерін
анықтайық. Буынның инерция күштерінің барлығын салмақ орталығына түсірілген
инерция күштерінің бас векторы және инерция күштерінің бос моменті
болатын екі векторға келтірейік.
Қарастырылатын цилиндрлі координаттар жүйесіндегі манипулятордың
буындары инерция күштерінің бас векторлары: =0, өйткені ;
,
,
Буындар инерция күштерінің бас моменттері:
; ; ,
Мұнда , , - айналу осіне паралель 1-3 буындардың
орталық осьтерң арқылы 1-3 буындардың инерция моменттері.
Манипулятор қолының қысқышында салмағы бар объект және
осіне паралель объектінің орталық осі арқылы инерция
моменті болатын болса, бұл объектінің инерция күшінің бас векторы:
,
Ал бұл дененің дененің инерция күштері моментінің бас векторы:
.
Кинематикалық жұптардағы жетектердің күштер мен моменттерін анықтау.
Манипулятор буындарына әрекеттегі активті күштерімен қатар
инерция күштерінің және инерция күштері моменттерінің бас
векторларын қосайық. Соңғысынан бастап манипулятор кинематикалық
тізбегіндегі әрбір кинематикалық жұпты ажыратып, тізбектің бос
қалған бөлігіне әсер ететін барлық күштер мен күштер моменттерінің
теңдеулерін құрайық. Онда үшінші буын үшін күштер теңдеуі мынадай
түрде жазылады:
.
Күштік есептеудің мақсаты – күш және моменттің модулдік жылжу
дәрежесіндегі әрекетін анықтау. Жұмыстың номиналды режимінде манипулирлеу
обьектісінде робот инерция күшімен және манипулятордың өзінің конструктивті
элементтерімен жүктеледі. Осы күштерді анықтау үшін қарастырылып жатқан
модулдің жылдамдықтары, үдеулері және құрылымның инерциялық өлшеулері
белгілі болу керек.
2.6 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасының күштік
есептелуі.
Контурлы басқару жүйесі бар робот органның қимылының жылдамдығын
көбінесе технологиялық процесінің спецификасымен беріледі, мысалы, бояу
немесе дәнекерлеу.
Яғни номиналды режимде манипулятордың күштік есептеуінің басты
берілгендерін табуға болады.
2.7 – сурет. Манипулятор қолының көтерілу түйіні
Манипулятордың күштік есептеуін цилиндрлік координата жүйесі бар
манипулятор қолының көтерілу түйінін (2.4.2 -сурет), пневматикалық жетек
және цилиндрлік басқару жүйесі бар мысалын қарастырайық. Осы роботтар үшін
kp=tpТ=0,2-0,6, kt=ttT=0.03-0.1 мәндерін аламыз. Өндірісте осы
байланыстар кеңейтілген түрде дроссельді икемдеуге және қысымды реттеуге
болады. Сол үшін жобалау кезінде жоғарғы уақыт тарқатудан және төмен уақыт
тежелуден есептеулерді шығару керек. Жылдамдықтың және үдеудің алғашқы
берілгендерін анықтау үшін жылжу дәрежесінің орын ауыстыру диапазоны Sж
және және толық уақыт іс-әрекеті Ттол болып табылады.
Жүктемені енгізу үшін келесі координата жүйелерін енгіземіз: xбyбzб-
базалық координата жүйесі. zб осі бұрылу осімен бірге келеді, ал xб0бzб
жазықтығы манипулятор қолына параллелді болып келеді, xnynzn – n жылжу
дәрежесінің модулінің кіріс координата жүйесі (n=1,2 ... ,N=5). Қимыл жасайтын
манипулятор орган модуліне құрылымдық элементінің бекітілу түрінде ол
модул кірісімен байланысты болады.
xn+1yn+1zn+1 – n-дік модулдің шығыс координата жүйесі, ал (n+1)-дің
модул кіріс координата жүйесімен бірдей болып келеді. Яғни, жылжымайтын
модул шығыстарының құрылымдық элементі оның бекітілуін сипаттайды;
x0y0z0 – роботтың қимыл жасайтын органы немесе манипулирлеу
обьектісінің координата жүйесі.
xnynzn; xn+1yn+1zn+1 және x0y0z0 остарын алып, xбyбzб базалық
координата жүйе остеріне байланысты параллелді аламыз.
Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі тасымалдаушы,
салыстырмалы, кариолис үдеулері делінетін үш үдеулердің қосындысына тең
манипулятор буындары да күрделі қозғалыстар атқаратындықтарынан абсолютті
үдеулерін есептегенде, мысалы, буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1
буынының қозғалысын қабылдаймыз.
A,B,C – кинематикалық жұптардың жалпыланған координаталар ретінде A,B,C
кинематикалық жұптардағы ауысуларды: - бұрыштық координата; ,
- сызықты координаталар. Манипулятор буындарымен координат жүйелерін
2.4 - суреттегідей байланыстырамыз. 1, 2 буындарын салмақ орталықтары А
айнымалы жұптың осінде орналасқан, ал 3-ші буынның салмақ орталығы х осінде
орналасқан. 1-ші буынның салмақ орталығы үдеуі ( нүктесінің) 0-ге тең:
нүктесінің сызықты үдеуі (2-ші буын салмақ орталығының)
нүктесінің қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады:
Мұнда - тасымалдаулы үдеу
- салыстырмалы үдеу
- кариолис үдеуі
нүктесі үшін: ; ; . Мұнда к-7 осінің ортасы;
нүктесінің ілгерілмелі қозғалыстағы үдеуі.
Демек, .
Үшінші буынның салмақ орталығы нүктенің үдеуі де үш үдеулердің
қосындысынан тұрады:
нүктенің құраушы үдеулерін анықтау үшін нүктені 2-ші
буынмен байланыстырайық та оны деп белгілейік, тасымалдаушы үдеу
нүктенің үдеуі болып табылады, яғни .
Мұндағы - айналмалы қозғалыс тақаратын 1-ші буынмен байланысқан
нүктесінің үдеуіне тең болатын 2-ші буынның тасымалдаушы қозғалыстағы
нүктесінің үдеуі:
- 2-ші буыны
- нүктесінің салыстырмалы үдеуі (1-ші буын арқылы қозғалыстағы).
- 2-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі (1-ші буын арқылы
қозғалыстағы).
Осы үдеулердің әрбіреуін табайық:
Мұнда
осінің ортасы;
осінің ортасы.
Енді 2-ші 1-ге қойып:
ескергенде
3-ші буыны нүктесінің 2-ші буын арқылы салыстырмалы қозғалыстағы
(ілгерілмелі) үдеу:
3-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі тасымалдау қозғалысын
құратын жылдамдық.
Мұнда - 3-ші буыны нүктесінің 2-ші буыны нүктесі
қозғалыстағы сызықты жылдамдығы.
Сөйтіп,
Инерция нүктелерімен олардың моменттерін анықтайтын өрнектерді жазайық:
өйткені
Мж – салмақты жүк үшін
С кинематикалық жұптардағы күшті табу үшін барлық күштерді х3 осінде
проекциялағанда:
Q – жетек күші;
Сөйтіп, 3-ші буынның салмақ орталығының үдеуі:
Буындар инерция күштері мен инерция күштер моменттерін анықтайтын
өрнектерді табайық.
Буынның барлық инерция күштерін салмақ орталығына түсірілген инерция
күштерінің және инерция күштер моменттерінің бас векторының және
екі векторына келтірейік.
Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін манипулятор үшін буындар инерция
күштерінің бас векторы:
;
Буындар инерция күштерінің бас моменттері:
Мұнда ,,- z осіне параллель болатын 1-3 буындарының
орталық остері арқылы і-3 буындарының инерция моменттері.
Манипулятор қысқышында mоб салмағы және z1 осіне параллель болатын
обьектінің орталық осі арқылы Jz об инерция момент бар обьект (жүк) болған
жағдайда бұл дененің инерция күшінің бас векторы:
Ал дененің инерция күштері моментінің бас векторы:
Жетек күштері мен момент кинематикалық жұптардағы реакцияны анықтау.
Манипулятор буындарына активті қозғалыстағы күштермен қатар инерция күші
мен инерция күш моментінің негізгі векторларын қоямыз. Әр кинематикалық
жұптағы манипулятордың соңғысынан бастап, тізбектің бос бөліктеріне әсер
ететін барлық күштер мен күш моменттерінің кинематикалық тізбегін кезектеп
тұйықтаймыз. Онда 3 – ші буынға күш теңдігі келесі түрде болады
G3 + Gоб + Fи3 + Fи.об + RC = 0
мұнда G3 , Gоб - үшінші буынның салмағы мен манипуляциялау денесінің
салмағы; RC – С жұбының реакциясы.
S3 нүктесіне сәйкес – үшінші буынның орталық массасының момент
теңдігі:
MиS3 + M и.об - Fи3 × l3 - Fи.об × l4 - G3 × l3 - Gоб × l4 +
MC = 0
мұнда MиS3 = -; ; l4 - В шарниріне қатысты жүктің орын
ауыстыруы; MC - С жұбынан түсетін қабылдауыш момент.
С кинематикалық жұбындағы реакцияны анықтау үшін X3Y3Z3 координат
жүйелеріндегі сәйкес өстеріндегі проекция түріндегі момент пен күштің
теңдігін көрсетеміз. С кіріс кинематикалық жұбы, оны анықтайтын 2,3
буындарының қозғалыстарына сәйкес бес шектеуді орындайтындықтан, бұл жұптың
реакциясын анықтау үшін статиканың бес теңдігі болуы керек.
Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Мұнда мен - Y3 пен Z3 өстеріне С жұп реакциясының
проекциясы.
X3 өсіне арналған момент проекциясының теңдігі:
мұнда - X3 өсіне сәйкес т3 және тоб масса инерциясының күш
моменті, олар нөлге тең; - X3 өсіне сәйкес С жұп моментінің
проекциясы.
Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Мұнда
Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі:
Кіріс С жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның X3 өсіне барлық
күштерді проекциялаймыз. Онда
мұнда Qс – С кіріс жұбының жетек күші
2 мен 3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбек үшін күш проекциясының
теңдігі келесі түрде болады:
X2 өсіне
Y2 өсіне
Дәл осы кинематикалық тізбектің теңдігіне күш моментінің проекциясы
келесі түрде болады:
X2 өсіне
Y2 өсіне
Z2 өсіне
Кіріс В жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның Z2 өсіне барлық
күштерді проекциялаймыз. Онда
мұнда QВ – В кіріс жұбының жетек күші.
1-3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбекті қарастырамыз, оны А
шарнирінде тұйықтаймыз. Бұл шарнирдегі реакцияны анықтау үшін тік бұрышты
координата жүйесінде күш проекциясының теңдігін жазамыз.
Күш проекциясының теңдігі:
X1 өсіне
Y1 өсіне
Z1 өсіне
Күш моментін проекциялау теңдіктері:
X1 өсіне
Y1 өсіне
А шарнирінің М1 моментін анықтау үшін Z өсінің шарниріне сәйкес момент
теңдігін құру қажет.
А айналмалы жұптағы жетектің МА моментін анықтау үшін 1-i буынның Z1
осі арқылы барлық күштердің моменттер теңдеуін жазамыз:
Мұнда MA- жетектің айналдыру моменті, Iz3, Izoб-3-i буыны мен объектінің Z1
айналу осі арқылы меншікті орталық моменттері.
Буындар салмақ орталықтарының үдеулері:
мұнда
нүктенің 2-і буынмен тасымалдау үдеуі;
нүктенің 1-і буынмен тасымалдау үдеуі;
і буындағы S3 нүктенің салыстырмалы үдеуі;
Кориолис үдеуі. Сөйтіп, 3-i буындағы S3 нүктенің үдеуі;
тасымалдау үдеуі;
салыстырмалы үдеуі;
Кориолис үдеуі.
Сондықтан 3-i буын S3 салмақ орталығының үдеуі:
Буындар инерция күштерінің бас векторлары:
3-i буын күштерінің тепе-теңдік теңдеуі:
С ілгерілемелі жұп жетегінің күші:
R ілгерілемелі жұп жетегінің күші:
С жұп жетегінің талап етілетін қуаты
Манипулятордың буындарының салмақ орталықтарының сызықты үдеулерін
анықтауымыз керек. Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі
тасымалдаушы, салыстырмалы және карилюс үдеулері делінетін үш үдеулердің
қосындысына тең. Манипулятор буындары күрделі қозғалыс жасайтын
болғандықтарынан буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1-ші буынының
қозғалысын қарастырамыз. Ал і-1 буынының бұл тасымалдаушы болған қозғалысы
да күрделі қозғалыс, сондықтан, бұл қозғалыстағы нүктелердің үдеулері де үш
үдеуден тұрады деп қарастырылады.
Манипулятор буындарымен координаттар жүйелерін суреттегідей
байланыстырайық. 1-ші буын айналмалы буын болғандықтан бұл буынының салмақ
орталығының сызықты үдеуі нөлге тең, яғни, . ал бұрыштық жылдамдығы
мен бұрыштық үдеуі келесідей болады:
,
,
,
.
Екінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ
орталығының сызықты жылдамдығы:
.
Сызықты үдеуі В нүктесінің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде
анықталады:
Мұнда, – тасымалдаушы үдеу; – салыстырмалы үдеу; –
карелюс үдеуі.
В нүктесі үшін :
, .
Өйткені болғандықтан. Ал , , мұнда В нүктесінің
ілгерлемелі қозғалыстағы үдеуі .
Демек,
.
Үшінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ
орталығының сызықты жылдамдығы:
,
.
Үшінші буынның салмақ орталығының үдеуі де үш үдеулердің қосындысынан
тұрады:
С нүктесінің құраушы үдеулерін табу үшін, С нүктені 2-ші буынының
қозғалысымен байланыстырып және оны С2 нүктесі деп белгілейік. Онда
тасмалдаушы үдеуі С2 нүктенің үдеуіне тең болады, яғни, .
Өз кезегінде үдеуі де үш үдеуден тұрады:
мұнда,
.
.
.
Күш анализін жүргізуде Даламбер принципін қолданамыз. Егер денеге оған
әсер ететін күштерге инерция күштерін қосса, онда дене тепе-теңдікте
болады.
Күштерді анықтау нәтижесінде, реакция күштері табылады және де
қозғалтушы күштер анықталады. Реакция күштері беріктік шарттарын есептеуге
қолданылады, ал қозғалтушы күштер жетекті таңдауға қолданылады.
Даламбер принципін пайдаланғанда күш есебін соңғы буыннан бастап
есептейміз.
2.8 – сурет. Үшінші буынға түсетін жалпыланған күштер.
Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде
күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы
күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың
қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша
қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз.
5. Өнеркәсіптік робот қолының сызықты ауысу модулінің орындаушы
қозғылтқышын таңдау
Орындаушы қозғалтқыштар роботтың энергетикалық және оның динамикалық
құрамдарын анықтайды. Осыған орай басқа түзетуші құрылғылар қозғалтқыштың
энергиясымен қамтамасыз етілмесе қажет етілген айналу моментін, жылдамдықты
және жүктеменің үдеуін бере алмайды.
Кең таралғаны азөлшемді және азинерциялы тиристолы және транзисторлы
қуат күшейтікштерімен басқарылатын, тұрақты ток қозғалтқыштары қолданылады.
Орындаушы қозғалтқыштарды таңдау үшін қажетті манипулятордың
параметрлері болып: Jн, Mн max және w max мәні мен әрбір қозғалатын
дәрежеге E max параметрлері табылады. Қозғалтқыштар жуықтап айналушы және
ілгерлемелі қозғалатын буындар үшін максималды жылдамдықтарымен
қойылатын, есептелген қуат бойынша таңдалады. Ол мына теңдеу бойынша
анықталады:
Райн.қоз=kқор Mн max w max; Pілгер.қоз=kқор F н max v max,
Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде
күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы
күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың
қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша
қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз.
ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышын таңдап аламыз.
2.9 - сурет. ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышының
конструкциялық сұлбасы.
2.10- сурет. Тұрақты ток тахогенераторының
конструкциялық сұлбасы.
2.6 Өнеркәсіптік робот жетегі конструкциясының сипаттамасы
Универсал 5 типті ӨР – тың комплексті электр жетегі манипулятор
бұрылысының механизм конструкциясы келесі бетте көрсетілген.
Механизм құрамына тиристорлы түрлендіргіш блогы 1 бар тұрақты
ток электр қозғалтқышы кіреді. Фланцпен қозғалтқыш тісті редуктор 2
қақпағына бекітіледі, шестерня 3 тісті дөңгелекте 4 ұстап тұрылуы
керек, ол подшибникте 5 қондырылған. Шестерня 6 бір уақытта
дөңгелекпен 7 және 8 ұстап тұрады, 9 және 10 валдарда құрылған,
редуктор 13 корпусында 11 және 13 подшибниктер айналып тұрады. 9
валда 14 шестерня қатты бекітілген, бұрылмалы платформада тісті
венцпен бекітіліп тұрған. 15 шестерня 16 инелі подшибникте 10 валдың
соңында қондырылған, және бір уақытта 17 торсионға қатысты қатты
бекітілген. 17 торсионға қарсы бетте шаршы қимасы бар сол резьбасы
бар 18 резьбалы фтулка кигізілген. Соның көмегімен валға сәйкес
шамамен торсионның айналымы 100 – ден асады. 17 торсионның тартылуы
гайка 19 және контгайка 20 көмегімен іске асады. 15 шестерня
айналмалы платформаның тісті венецінде ұсталып тұрады. 17 торсионның
бұралу көмегімен тісті берілісте люфтіні таңдауды қамтамассыз етеді.
21 тахогенератор кешенді электр жетек құрамына кіреді, редуктор
қақпағында және арнайы стаканда хомуттың көмегімен бекітіледі. Муфта
22 тахогенератордың білігі 23 білігімен байланысқан, 24 подшибникте
құрылған. 23 біліктің бос шетінде қималы тісті дөңгелектің 25
ступица қатты бекітілген. Бұл дөңгелектің екінші бөлігі 27 серіппе
әсерінен ступицаға сәйкес бергіштің зазорды таңдау мақсатында
айналады. Қималы дөңгелек 25, 26 4 редуктордың тісті дөңгелегінде
бекітілген.
28 бос біліктің шетінде 29 шестерня бекітілген, ол 30 қималы
тісті дөңгелекте бекітілген. 31 айналмалы күй датчигінде фотоэлектрлік
білігінде қондырылған. Датчик 32 қосымша корпус қақпағында
бекітілген. Сол себепті кешенді электр жетек 1 қозғалтқыш біліктің
айналу режимін кесу басқару қамтамасыз етеді.
3 БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ ТАРАУ
3.1 Тұрақты ток қозғалтқышы негізіндегі жетектің
динамикалық теңдеулері
Қарастырылып тұрған электро механикалық жетек айналым буын
манипуляторы мынадан тұрады – басқару манипуляторынан (УМ), тәуелсіз
қоздырғышы бар тұрақты ток қозғалтқышынан (ДПТ с НВ), ПМ (редуктордікі)
және жүктемеден (манипулятор буынының) (3.1-сурет).
3.1-сурет. Электрмеханикалық жетегінің құрылымы
Жетектің электрлік бөлігі үшін келесі теңдік заңды [7].
Электрмеханикалық жетегі тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы 3.1-
суретте көрсетілген.
3.2-сурет. Тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы
Электлік тізбекті басқару тәуелсіз қоздырғышы бар тұрақты ток
қозғалтқышымен якорьлы басқарылуы:
, (3.1)
Мұнда uя(t) и iя(t) – кернеу және қозғалтқыш якорь тогы;
Rя и Lя – активті кедергі және якорь орамының индуктивтілігі;
e(t) – электр қозғаушы күшке қарсы мән.
Қозғалтқыштың ЭҚК теңдігі:
, (3.2)
Мұнда және – бұрылыс бұрылымы және қозғалтқыш білігінің
бұрыштық жылдамдығы;
– ЭҚК – ке қарсы коэффициент.
Қозғалтқыш момент теңдігі:
, (3.3)
Мұнда – қозғалтқыштан қозушы электрмагниттік момент;
– момент коэффициенті.
Басқарылатын манипулятор (УМ) жетегінің теңдігі:
, (3.4)
Мұнда , – күшейту коэффициенті және басқарылатын манипулятордың
(УМ) уақыт тұрақтысы;
– басқарылатын манипулятордың (УМ) кіріс кернеуі.
(3.1) және (3.4) теңдіктерін бір түрдегі теңдік етіп жазайық . Ол
үшін (3.3) және (3.4) – лерден аламыз:
, .
(3.2) – шы теңдіктегі мәнді (3.1) – ге қоямыз, алатынымыз:
.
Бұдан шығатыны
, (3.5)
Мұнда – қозғалтқыштың электмагнитті уақыт тұрақтысы.
Шыққан қозғалтқыш моментті үшін дифференциалды теңдік(3.5)
тұрақты ток қозғалтқыш тәуелсіз қоздырғышты (ДПТ с НВ) электрлік бөлігін
бейнелейді.
Қозғалтқыштан, редуктордан және жүктемеден тұратын айналу
жетегінің механикалық бөлігі үшін қозғалыстың келесі теңдігі
шығарылады:
, ,
(3.6)
, ,
Мұнда – қозғалтқыш пен редуктор роторының суммалық инерциялық
моменті, қозғалтқыш білігіне келтірілген;
, – білік пен жүктеме бұрылымының бұрыштары;
– қозғалтқышпен дамушы момент;
– қозғалтқыш білігіне келтірілген жүктеме моменті;
i – редуктордың беріліс саны;
– жүктеменің инерция моменті;
– ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz